Функциональный преобразователь

 

яв н ! 3М r gh н

""4 "< + Ь 6 А

Союз Советских

Социалистических

Республик

О Л И С А Н И Е „,679997

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВХОРО ОМУ СРМДНЕЛЬСУВУ (6() Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.04.77(21) 2475756/18-24 с присоединением заявки № о (2З) Приоритет (51) М. Кл„

G06 G 7/26.

Гооудвротаеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 15.08.79,Бюллетень №30 (53) УДК 681.335 (088.8) Дата опубликования описания 18.08.79 (72) Авторы изобретения

Ю. N. Туз, В. И. Губарь и И. Ю. Сергеев

Киевский ордена Ленина политехнический институт (71) За"в"тел" имени 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции

I (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕИЬ

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и автоматического управления, в частности к функциональным преобразователям, н . может быть использовано при построении различных информационно-измерительных систем.

Известны функциональные преобразователи, используемые при построении информационно-измерительных систем (11.

Недостатком этих функциональных пре- 1О образователей является ограниченность функциональных возможностей.

Из известных функциональных преобразователей наиболее близким по техничес- ° > кой сущности является преобразователь, содержащий интегратор, к выходу которого подключен блок выборки-.хранения, первый и второй ключи, соединенные со входом интегратора, блэк управления, подклю-2о ченный к управляющим в.ходам ключей и блока выборки-.хранения, и источник эталонного напряжения j2) В преобразователе осуществляется преобразование отношения двух кодов в напряжение с промежуточным преобразованием кодов во временные интервалы.

Точность преобразователя обусловлена структурой его схемы, в которой осуществляется преобразование входной величины с итеративной коррекцией погрешности. Однако, известный преобразователь не может быть использован для получения экспоненциальн сй зависимости выходноI го напряжения от входного кода, а также для преобразования емкости или отношения двух емкостей в напряжение.

Келью изобретения является расширение функциональных возможностей эа счет обеспечения возможности преобразования емкости или отношения емкостей в напряжение.

Поставленная цель достигается тем, no в функциональный преобразователь введены накопительный конденсаторы и дополнительные ключи, причем первый дополнительный ключ включен между источ679997

ЕоС К

0вих с 4 е

К С1 о с

ЕОС9 К и

ВЫХ П C

3 ником эталонного напряжения и первым ключом, второй дополнительный ключ включен между вторым ключом и выходом блока выборки-хранения, являющимся вь ходом преобразователя, управляющие входы дополнительных ключей соединены с блоком управления, а их выходы через соответствующие накопительные конденсаторы связаны с шиной нулевого потенциала.

На чертеже представлена структурная >0 схема функционального преобразователя.

Функциональный преобразователь содер жит интегратор 1, ключи 2 и 3, блок 4 выборки-хранения, источник 5 эталонного напряжения, блок управления 6, дополнительные ключи 7 и 8 накопительные конденсаторы 9 и 10.

Интегратор 1 с подключенными к его входу ключами 2 и 3 соединен с блоком выборки-.хранении 4, подключенным к вы- 20 .ходу преобразователя. К выходу преобразователя подключен ключ 8, соединенный с конденсатором 10 и ключом 3. Источник эталонного напряжения 5 через ключ

7 подключен к конденсатору 9 и к ключу 25

2. Блок управления 6 соединен с ключами 2, 3, 7, 8 и с блоком выборки«.хранения 4.

Функциональный преобразователь работает циклично. Каждый цикл состоит иэ ЗО поочередных замыканий ключей 9, 7, 3, 2 и ключа в блоке 4 выборки-хранения.

Предположим, перед началом преобразования выходное напряжение преобразователя равно UH и заряд на конденсаторе 35

9 и 10 равен нулю. При замыкании ключа

8 на время Т2 напряжение на конденсаторе 10 станет .равньпи

uÄ =u„(<-е а), (<) ггдв С - постоянная времени цепи заря«

2 да конденсатора 10 при замкнутом ключе 8.

При замыкании ключа 3 на время Tg при достаточно большом Т2 напряжение на конденсаторе 10 изменится до нуля, а напряжение на выходе интегратора. 1 станет равным где - коэффициент передачи схемы

П выборки-,хранения 4;

С иС - емкости конденсатора .10 и fO конденсатора интегратора 1, соответственно.

При замыкании ключа 7 на время Т4 напряжение на конденсаторе 9 станет оавным где Ео - напряжение источника 5;Г C - постоянная времени цепи зари да конденсатора 9 при замкнутом ключе 7. (При замыкании ключа 2 на время Т при достаточно большом Т1 напряжение

Г на конденсаторе 9 изменится до нуля, а напряжение на выходе интегратора 1 станет равным

С9

u :u .E 1-е — (>j

1 1 О С1

< где C9 — емкость:конденсатора 9.

При замыкании ключа блока выборкихранения 4 производится выборка и запоминание выходного напряжения интегратора 1, в результате чего выходное напряжение преобразователя после окончания первого цикла (цикл заканчивается выборкой) станет равным

Е С К, USbi <=U„an С1 u„(<- " 1О(1-е )) . Ю) Аналогично после окончания 2-го цикла выходное напряжение станет равным

ККС1О Ь 2

4Q 1-P 2 н

1 ,Ф

После окончания, И -го цикла

К С т

-S

Кh 10 с

Г1 С1

Т2 t1

+u„s- " О -е i, (7) 679997

Выражение (7) состоит из двух частей: геометрической прогрессии, сходящейся при выполнении условия о

Т2 —

1 и убывающего, при этом же условии, члена.

В результате, при выполнении условия (8) в установившемся режиме (П вЂ” со) выходное напряжение преобразователя определяется выражением

" „. в ОВыхд @

Ь-Ф ао С 4-е з

Выражение (9) является уравнением преобразования предлагаемого устройства.

Из (9) следует, что, например, при постоянстве Е „Т и Т выходное нвпря20 жение преобразователя пропорционально отношению С / С при постоянных Ео, С, С и Т выходное постоянное напряжение связано с Т, а следовательно, с входным кодом N< экспоненциальной зависимостью.

Введение в устройство двух ключей и двух конденсаторов с соответствующими связями выгодно отличают предлагаемый преобразователь от известного, поскольку его функциональные возможности значительно расширены - преобразователь, при достаточно высокой точности преобразования и простоте может быгь исполь» зован для преобразования емкости или отношения двух емкостей в напряжение, а также для получения экпоненциальной зависимости выходного напряжения от входного кода.

К примеру одной из возможных облас- ° тей применения предлагаемого цреобразователя является допусковый контроль конденсаторов в процессе кх производства или в процессе подбора конденсаторов. В атом случае исключается необходимость наличия измерителя емкости. Вместо него может бьггь использован вольтметр (для измерения) или два компвратора и простейшая логическая схема (для контроля) °

При этом одним из введенных в состав устройства конденсаторов служит эталонный конденсатор, а другим — контролируемый. В результате процесс контроля лег ко может быть автоматизирован, что приведет к повышению производительности труда и уменьшению числа занятых контролем людей, в также к снижению стоимости аппаратуры (взамен измерителя емкости — двв простейших компврвтора илогическая схема) .

Формул а изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий интегратор, к выходу которого подключен блок выборки-хранения, первый и второй ключи, соединенные с входом интегратора, блок управления, подключенный к управляющим входам ключей и блока выборки-.хранения, и источник эталонного напряжения, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет обеспечения возможности преобразования емкости; или отношения емкостей в напряжение, в него введены накопительные конденсаторы и дополнительные ключи, причем первый дополнительный ключ включен между источником эталонного напряжения и первым ключом, второй дополнительный ключ включен между вторым ключом и выходом блока выборки-хранения, являющимся выходом преобразователя, управляющие входы дополнительных ключей соединены с блоком управления, в их выходы через соответствующие накопительные конденсаторы связаны с шиной нулевого потенциала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гутников В. С. Применение операционных усилителей в измерительной технике. Л., Энергия", 1975, с. 31.

2. Патент США % 3646545, кл. 235-197, 1975..

679997

Составитель С. Белан редактор g, Губницкая Тахред 3. Фанта Корректор 4. Гриценко

Заказ 4796/45 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, -35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул Проектная, 4