Дифференцирующее корректирующее устройство

 

Союз Советских

Социапнстнческнх

Республик

О П И С А Н И K ()894665

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к аат. саид-ву(22) Заявлено 01. 03. 79 (21) 2730928/18-24 с присоединением заявки М— (23) Приоритет— (5 3 ) M. Кл.

G 05 В 5/Ol

Государственный коинтет

СССР

ll0 делен нэабретеннй н открытнй

Опубликовано 30. 12. 81. Бвллетень Ме 48

{53) УДК 62-50(088.8) Дата опубликования описания 30. 12 81 (72) Авторы изобретения

А.В. Яковлев и Г.Н. Маркелова (71) Заявитель (54) ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ КОРРЕКТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для коррекции систем автоматического управления (САУ).

Известно аналоговое дифференцирующее корректирующее устройство пос- тоянного тока, содержащее резисторы конденсаторы и усилители постоянного тока (11.

Недостатком известного устройства является трудность получения необхо16 димого коэффициента передачи корректирующего устройства из-за нестабильности параметров усилителя постоянного тока. Кроме того, для применения

1S известного корректирующего устройства в САУ переменного. тока необходимо вводить в САУ дополнительные устройства типа фазочувствительных выпрямителей для преобразования сигнала пе20 ременного тока.

Из известных дифференцирующих корректирующих устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее первый ключ, первый вход которого соединен через первый ограничивающий элемент со входом устройства, второй вход — с первым выходом формирователя опорного напряжения, а выход через первый накапливающий элемент с шиной нулевого потенциала и выходом второго накапливающего элемента (21.

Недостатком данного устройства является то, что оно работает только в цепях переменного тока, что ограничивает область его применения.

Цель изобретения — расширение об-. ласти применения устройства.

Зта цель достигается тем, что в известное дифференцирующее корректирующее устройство введены второй ограничивающий элемент, второй ключ первый и второй развязывающие усилители и блок суммирования, первый вход которого подключен через первый развязывающий усилитель к выходу пер89466 вого ключа, второй вход — через второй развязываюций усилитель ко входу второго накапливающего элемента и выходу второго ключа, а выход— к выходу устройства, первый вход второго ключа соединен через второй ограничивающий элемент со входом уст-. ройства, а второй вход — со вторым выходом формирователя опорного напряжения, выходы первого и второго накапливающих элементов соединены с шиной нулевого потенциала.

На фиг. 1 приведена функциональная схема дифференцирующего корректирующего устройства; на фиг. 2— эпюры напряжений, поясняющие его работу, Устройство содержит первый ограничивающий элемент (резистор) 1, первый ключ 2, первый и второй накапливающие элементы (конденсаторы) 3 и 4, вход 5 устройства, формирователь 6 опорного напряжения, второй ограничивающий элемент (резистор) 7, второй ключ 8, первый и второй развязывающие усилители 9 и 10, блок 11 суммирования и выход !2 устройства. При этом входное напряжение устройства

0 >(., напряжецие заряда первого,и вто1 рого конденсаторов 3 и 4 U и 0 ;, вы30 ходное напряжение блока ll суммирования (выходное напряжение устройста) 08Ь!

Дифференцирующее корректирующее устройство работает следующим образом.

При входных сигналах постоянного тока со входа 5 устройства через первый и второй резисторы 1 и 7 постоянное напряжение 0Ь1» (фиг. 2) поступает на первые входы первого и второго ключей 2 и 8, которые периодически замыкаются на короткое время ь один раз за период Т,> (i «То), причем второй ключ 8 замыкается через 0 5 Т а после первого ключа 2. При условии, 45 что RC <3I., где и — сопротивление первого или второго резистора l или 7, С вЂ” емкость первого или второго конденсатора 3 или 4, первый конденсатор 3 в момент времени t зарядится 50 до напряжения U„, равного напряжению

U 8x на входе 5 устройства в момент замыкания первого ключа 2, а второй

I конденсатор 4 — до напря>кения U

1 (фиг. 2), равного напряжению иу на входе 5 устройства в момент замыкания второго ключа 8 (t» + 0,5 Т )..

1(огда первый и второй ключи 2 и 8

5 4 разомкнуты, напряжение на первом и втором конденсаторах 3 и 4 остается постоянным, так как подключенные к этим конденсаторам первый и второй развязывающие усилители 9 и 10 имеют высокое входное сопротивление.

Один из развязывающих усилителей, например второй 10, инвертирует знак напряжения на втором конденсаторе 4. Напряжения с выходов первого и второго развязывающих усилителей

9 и 10 подаются на блок 11 суммирования. Напряжение на выходе блока

11 суммирования 0,„{фиг, 2)пропорционально разности напряжений на первом и втором конденсаторах 3 и 4.

Если коэффициенты передачи первого и второго развязывающих усилителей

9 и 10 блока Il суммирования равны единице, то напряжение на выходе блока 11 суммирования при t.+ 0,5 Т

1 (t <с»,.» равно Ьы,|1»„=0„-U;, а при

t„. .„ It

US»>,(„,„1-U»„q U», при t»+„+0,5 Та с

I 1 1

t t „> 08»х(„+1) — — 0 „+„-0„+„и т.д. Таким образом, напряжение на выходе блока Il суммирования Ugq»x имеет вид ступенчато изменяющегося прямоугольного напряжения. Частота этого напряжения равна !/То, а его двойная амплитуда л U |>,>», равна приращению входного напряжения за время о

S»X» ЬЫ>»(»+4) USbtX(»i<) !+»»

Если частота изменения входного сигнала f»b>(<с —, то приращение входного

» га напряжения »U„ за Т о с достаточной для инженерной практики степенью точности пропорционально производной входного сигнала по.времени. Таким образом, предлагаемое устройство осуществляет операцию дифференцирования входного сигнала. Например, при линейно изменяющемся входном сигнале

0 „ =k

=0,5kT; Ll =kT ; U =1,5kT() и т.д.

Напряжение на выходе блока Il суммирования ULI,»x будет последовательно принимать следующие значения:

0; -0,5 кТ; 0,5 кТ и т.д. Двойная амплитуда этого напряжения, равная кТа, пропорциональна производной входного напряжения (— = к.

Bt

Если коэффициенты передачи первого и второго развязывающих усилителей 9 и 10 выполнять неодинаковыми, 5 8 то на выходе 12 устройства, кроме напряжения, пропорционального производной от входного сигчала 0

Sx появится напряжение, пропорциональное входному сигналу U< . Доля этого

x напряжения в выходном напряжении устройства USbtx будет зависеть от соотношения коэффициентов передачи первого и второго развязывающих усилителей 9 и 10. Если увеличить сопротивление второго резистора 7 так, чтобы выполнялось условие ЙЬ>, то устройство будет обладать свойствами дифференциатора с инерционными звеном, постоянную времени которого Тп можно определить по формуле Т (То/ i)RC

При входных сигналах переменного тока с несущей частотой устройство работает следующим образом.

Формирователь 6 опорных напряжений вырабатывающий две последовательности импульсов, управляющих первым, и вторым ключами 2 и 8, с частотой синхронизован с несущей частотой входного сигнала f таким образом, чтобы первый и второй ключи 2 и 8 открывались поочередно в те моменты времени, когда входное напряжение

0 Х достигает амплитудного (положительного или отрицательного) значения, первый и второй конденсаторы

3 и 4 заряжаются до напряжений, равных соответственно положительной и отрицательной амплитудам и входного напряжения 011 первый и второй развязывающие усилители 9 и 10 в этом случае либо оба инвертирующие, либо оба неинвертирующие. Тогда в блоке

11 суммирования выделяется напряжение, пропорциональное разности положительной и отрицательной амплитуды входно-. го напряжения БВХ, т.е. приращению амплитуды входного напряжения за половину периода.

Таким образом, устройство обеспечивает дифференцирование огибающей входного переменного напряжения. В остальном работа устройства при входном сигнале переменного тока не отличается от его работы при входном сигнале постоянного тока.

Технико-экономический эффект от использования изобретения заключает94665

Ь с ся в расширении области его применения за счет уменьшения уровня помех на выходе устройства и, следовательно, улучшения отношения полезный

5 сигнал/шум íà его выходе. Устройство при всех режимах работы и при любых параметрах имеет выходной сигнал в виде прямоугольного напряжения, имею щего максимальную величину первой гармоники и небольшой уровень высших гармоник.

Формула изобретения

l5

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М- 473985, кл. G 05 В 5/01, 27.08.73.

2. Гостев В.И. 1(орректирующие че$0 тырехполюсники с прерывателями, Ниев, "Техника", 1965, с. 11. рис. 4 (прототип).

Дифференцирующее корректирующее устройство, содержащее первый ключ, первый вход которого соединен через первый ограничивающий элемент со вхо, 20 дом устройства, второй вход — с первым выходом формирователя опорного напряжения, а выход через первый накапливающий элемент с шиной нулевого.потенцнала и выходом второго накапливающего элемента, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства, оно содержит второй ограничивающий элемент, второй ключ, первый и второй

30 развязывающие усилители и блок суммирования, первый вход которого подклю- чен через первый развязывающий усилитель к выходу первого ключа, второй вход — через второй раэвязывающий усилитель ко входу второго накапливающего элемента и выходу второго ключа, а выход — к выходу устройствами первый вход второго ключа соединен через второй ограничивающий элемент

40 со входом устройства, а второй вход— со вторым выходом формирователя опорного напряжения, выходы первого и второго накапливающих элементов соединены с шиной нулевого потенциала.

894665

Составитель Г. Нефедова

Редактор T. Портная Техред Е. Харитончик ЕорректорЛ. Шеньо

Заказ 11487/76 Тираж 943 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, >К-35, Раушская наб,, д. 4/5

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