Функциональное интегрирующее устройство

 

I in?32903

Союз Советскил

Социалистических

Республик

Ь П И С А Н И-Е

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 24. 10.77(2! ) 2539739/18/24 (51)М. Кл.

G 06 G 7/18 с присоединением заявки JA

Гесударстваниьм камнтет

СССР (23) Приоритет— рц удк вв .зз5 (088. 8) по делам нзо4ретеннй н открытий

Опубликовано 05. 05. 80.Бюллетень,% 17

Дата опубликования описания 10.05.8О

В. Д фиделио, Н. Н Барышевский и Ю. Г. Туманов (72) Автори изобретения

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (7! ) Заявитель (54) ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ИНТЕГРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в измерительных системах и функциональных преобразователях.Известны интегрирующие преобразователи, состоящие из суммирующего аналогового интегратора в прямом тракте, компаратора и звена обратной связи, выполненного в виде стабилизатора импульса по вольт-секундной плошади и состоя-! о щего: из схемы интегрирования, пороговой схемы, триггера с двумя входами и электронного переключателя, коммутирующего источник постоянного напряжения

t1j

Недостатком такого устройства является невозможность линеаризации передаточной характеристики устройства в широком динамической диапазоне.

Известны функциональные интеграторы, состоящие из интегратора, компаратора, формирователя импульсов обратной связи и ключа, а также сумматора„один вход которого соединен с источником компенсируюшего напряжения интегрирующего преобразователя, второй вход — с источником преобразуемого напряжения, а выход поаклточен к одному входу переключателя, вьход которого соединен с ключом подключения компенсирующего напряжения к интегратору прямо к другому входу черж инвертор (2).

К недостаткам такого устройства относятся ограниченные функциональные возможности устройства, ограниченный динамический диапазон, в котором может быть достигнута высокая точность линеаризации передаточной характеристики.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является функциональное интегрирующее устройство, содержащее интегратор, вход которого через ключ подключен к источнику входного сигнала, а выход соединен с одним из входов компаратора, другой вход которого подключен к первому выходу блока управления, а выход компаратора является . выходом устройства и связан с одним из

3 7329 входов блока управления, второй выход ,блока управления подключен к управляющему входу ключа, третий вькод соединен с одним из входов элемента И, другой вход которого подключен к выходу генератора импульсов опорной частоты, а выход связан со счетным входом двоичного счетчика, выход которого соединен с другим входом блока управления и с первыми входами элементов И группы, 10 вторые входы которых подключены к раэрядньм выходам двоичного счетчика, а выходы связаны со входами распределителя, и источник опорного напряжения (3).

К недостаткам этого устройства от- 15 носится большое число участков аппроксимации для достижения вЫсокой точности преобразования.

Ueab изобретения - повышение точ- ности преобразования. 20

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены сумматор, дополнительный ключ, два переключателя, инверторы, два цифроаналоговых преобразователя, управляющие входы которых соединены с выходами распределителя, сигнальные входы цифроаналоговых преобразователей подключены соответственно к источнику аходного сигнала и источнику опорного напряжения, à выходы цифроаналоговых преобразователей соединены со входами генератора импульсов опорной частоты, первый аход сумматора подклю-. ,чен к источнику опорного напряжения, второй вход связан с подвижным контактом первого переключателя, один неподви>кный контакт которого непосредственно а другой через первый инвертор . подключены к источнику преобразуемого напряжения, выход сумматора соединен со аходом второго инвертора и с первым неподвижным контактом второго переключателя, второй неподвижный контакт, которого подключен к выходу второго инвертс ра, а подвижный контакт переключателя через дополнительный ключ соединен со входом интегратора, причем управляющие аходы переключателей и дополнительного ключа подключены к соответствующим вы ходам блока управления. ход которого связан со входом интегратора 12 и с выходом ключа 8, выход интегратора соединен с одним иэ аходов компаратора 13, другой аход которого связан с первым выходом блока 14 управления, а выход подключен к первому аходу блока управления, другой выход которого связан с управляющим входом переключателя 10, а четвертый выход подключен к одному из входов элемента

15 И, другой вход которого связан с выходом генератора 5 импульсов опорной частоты, а выход подключен к счетному . аходу двоичного счетчика 16, основной выход которого соединен со вторым ахо дом блока управления и с одним из ахо дов группы элементов 17 И, другой вход которых связан с разрядными выходами двоичного счетчика 16, а выходы под40 ключены к соответствующим ахадам распределителя 4.

Работа устройства заключается в следующем.

Бпок 14 управления дает сигнал на

45 чала измерения. При этом открывается ключ 8, посредством чего аходное напряжение X oT источника преобразуемого напряжения поступает на аход интегра.тора 12, одновременно с этим из блока

S6 управления приходит разрешение на элемент 15 И на прохождение импульсов генератора 5 импульсов опорной частоты на счетный аход двоичного счетчика 16. ЛиSS нейное увеличение выходного напряжения интегратора 12 продолжается в течение первого такта двоичного интегрирования, т. е. времени уъ

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства. Функциональное интегрирующее устройство содержит сумматор 1, один иэ входов которого подключен к источнику опорного напряжения Х и к одному из аходов первого цифроаналогового преобразо.вателя 2q один из входов второго цифре

03

4 аналогового преобразователя 3 связан со входом устройства, а его управляюший вход соединен с одним из выходов распределителя 4, другой выход которого подключен к управляюшему аходу цифроаналогового преобразователя 2, а вьасоды обоих цифроаналоговых преобразователей подключены к соответствующим аходам генератора 5 импульсов опорной частоты, другой аход сумматора 1 соединен с выходом первого переключателя 6, один из аходов которого прямо, другой через первый инвертор 7 связаны со входом устройства и с одним иэ аходов первого ключа 8, выход сумматора 1 соединен со аходом второго инвертора 9 и с одним из axoaos второго переключателя 10, дру-,, гой вход которого связан с выходом инвертора 9, а выход подключен к одному иэ входов дополнительного ключа 11, вьэ732903 6 кой коэффициентов при X и Х, т. е. передаточную функцию вида:

5 где N - емкость двоичного счетчика 12

f — частота импульсов, эаполняюшн счетчик в первом такте двойного интегрирования.

В момент переполнения двоичный счет 5 чик обнуляется и выдает сигнал конца первого такта в блок управления, при этом закрывается ключ 8 и открывается ключ

1 1, переключатель 10 устанавливается по сигналу из блока управления в такое положение, чтобы компенсирующий сигнал поступающий через ключ. 11 на аход интегратора, имел полярность противоположную входному сигналу. На протяжении второго .Рта в д оичном сч ике накапли 15 вается количество импульсов, пропорциональное входному сигналу где f - частота импульсов, заполняющих двоичный счетчик во втором такте двойного интегрирования

К

Х - Величина компенсируюшего си1 нала.

Напичие на одном из входов сумматора

1 переключателя 6 и инвертора 7 позволяет получить на его. выходе компенсирующий сигнал вида Х, = Хо+ КХ . Введение двух цифроаналоговых преобразова.телей 2 и 3 в каналах опорного и преобразуемого сигналов, управляемых согласно заданному алгоритму с выходов распределителя 4 и воздействующих своими выходными аналоговыми сигналами на соответствующие входы генератора 5 импульсов опорной частоты, позволяет получать выходную частоту импульсов генера- 40 тора, находящуюся в функциональной зависимости от величины опорного и преобразуемого сигналов как в первом, так и во втором тактах двойного интегрирования. Таким образом, во втором такте двойного интегрирования в зависимости от состояния счетчика 16 включаются последовательно элементы И группы 17, соответствующие участкам аппроксимации передаточной функции устройства. В соответствии с этим изменяется частота иыпульров генератора 5 импульсов опорной частоты.

5S

Интегрирующее устройство позволяет моделировать квадратичный и кусочноквадратичный характер передаточной функции устройства с независимой регулировКроме того, при помощи такого интегрирующего устройства могут быть смодепированы передаточные функции, в которых коэффициечты при различных степе них Х могут регулироваться независимо друг от друга.

Моделирование передаточных функций позволяет расширить функциональные возможности интегрирующих устройств, уменьшить число участков аппроксимации, и, тем самым, повысить точность функциональных интегрирующих устройств.

Фор мул а и зоб рете ни я

Функциональное интегрируюшее устройство, содержащее интегратор, извод которого через ключ подключен к источнику входного сигнала, а выход соединен с

Одним иэ входов компаратора, другой Вход которого подключен к первому выходу блока управления, а выход компаратора является выходом устройства и связан с одним иэ аходов блока управления, второй вькод блока управления подключен к управляющему входу ключа, третий выход соединен с одним иэ входов элемента И, другой вход которого подключен к выходу генератора импульсов опорной частоты, а выход связан 00 счетным входом двоичного счетчика, выход которого соединен с другим входом блока управления и с первыми входами элементов И группы, вторые входы которых подключены к разрядным выходам дВОичнОГО счетчика, а Выходы связаны со входами распределителя, и источник опорного напряжения, о т л ич а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности. преобразования, в устройство введены сумматор, дополнитель- ный ключ, два переключателя, инверторы и два цифроаналоговых преобразователя, управляющие входы которых соединены с выходами распределителя, сигнальные вхс ды цифроаналоговых преобразователей подключены соответственно к ксточнику входного сигнала и источнику опорного напряжения, а выходы цифроаналоговых преобразователей соединены. со входами генератора импульсов опорной частоты, первый вход сумматора подключен к источнику опорного напряжения, второй вход

4 ра, причем управляюшие входы переключателей и дополнительчого ключа подключены к соответствующим выходам блока управления.

5 .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 222533, кл. G 06 G 7/18, 1967.

2. Патент Англии № 1355174, кл. G 4 G, опублик. 1971.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 444204, кл. G 06 G 7/18, 1973. .с ф 1 " 7 " " "

«У 7, „: " 732903 связан с подвижньм конта@том первого переключателя, один неподвижный контакт которого непосредственно, а другой через первый инвертор подключены к источнику преобразуемого напряжения, выход сумматора соединен со входом вто-. рого инвертора и с первым неподвижным контактом второго переключателя, второй неподвижный контакт которого подключен к выходу второго инвертора, а подвижный контакт переключателя через дополнительный ключ соединен со входом интегратоСоставитель С, Белан

Редактор С. Лыжова Техред H. Бабурка Корректop М. немчик

Заказ 1555/i l Тираж 751 . Подписное.

ЙНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, r; Ужгород, ул. Проектная, 4