Преобразователь аналогового сигнала,отображающего движение глаза

Преобразователь аналогового сигнала,отображающего движение глаза

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АНАЛОГОВОГО СИГНАЛА, ОТОБРАЖАЮЩЕГО ДВИЖЕНИЕ ГЛАЗА , содержащий вычитающий блок, первый вход которого соединен с входной шиной устройства, компаратор, вход которого соединен с выходной шиной устройства, преобразователь коднапряжение , выход.которого подключен к второму входу вычитающего блока и счетчика, первый вход которого соединен с выходом компаратора, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования аналогового сигнала, в него введены управляемый усилитель, дешифратор, элемент ИЛИ,блок формирователей импульсов , многофазный триггер, блок компараторов уровней, входы которого подключены к входной шине устройства , а выходы через соединенные последовательно многофазный триггер, блок формирователей импульсов и элемент ИЛИ - к второму входу счетчика, выходы которого через дешифратор подключены к входам преобразователя кодS напряжение и входам управления усилителя , сигнальный вход которого подключен к выходу вычитающего блока, а выход - к входу компаратора, при этом установочные входы счетчика и многофазного триггера подключены к шине установки исходного состояния. О

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) З(б)) Н 03 К 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Физ.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 01 НРЫТИЙ (21) 3603346/18-21 (22) 10.06.83 (46) 30.07.84 Бюл. Ф 28 (72) К,С. Крищюнас, В.П.Лаурутис, С.Б.Крищюнене, H.É.Ëàóðóòåíå и В.В.Лаурушка (71) Каунасский политехнический институт им.Антанаса Снечкуса (53) 681.3(088.8) (56) 1. Шляндин В.М. Цифровые измерительные устройства. М., "Высшая школа", 1981, с. 261-268, 2. Авторское свидетельство СССР

Р 606203," кл. Н 03 К 13/02, 1976. (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АНАЛОГОВОГО

СИГНАЛА, ОТОБРАЖАЮЩЕГО ДВИЖЕНИЕ ГЛАЗА, содержащий вычитающий блок, первый вход которого соединен с входной шиной устройства, компаратор, вход которого соединен с выходной шиной устройства, преобразователь коднапряжение, выход. которого подключен к второму входу вычитающего блока и счетчика, первый вход которого соединен с выходом компаратора, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования.аналогового сигнала, в него введены управляемый усилитель, дешифратор, элемент ИЛИ,блок формирователей импульсов, многофазный триггер, блок компараторов уровней, входы которого подключены к входной шине устройства, а выходы через соединенные последовательно многофазный триггер, блок формирователей импульсов и элемент

ИЛИ вЂ” к второму входу счетчика, выходы которого через дешифратор подключены к входам преобразователя код- ® напряжение и входам управления усилителя, сигнальный вход которого подключен к выходу вычитающего блока, а выход — к входу компаратора, при этом установочные входы счетчика и многофаэного триггера подключены к шине установки исходного состояния.

1106009

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для использования в преобразователях сигналов, отображающих движение глаза и преобразующих сигнал в форму, S удобную для записи стандартными регистрирующими приборами, а также может быть использовано в электроизмерительной технике для преобразования аналоговых сигналов, имеющих 10 большой амплитудный диапазон и неравномерный частотный спектр °

Известен аналого-цифровой преобра эователь, применяемый в следящем цифровом вольтметре с равномерно 15 ступенчатой отработкой сигнала, содержащий вычитающий блок, преобразователь код-напряжение, реверсивный цифровой счетчик и блок управления(1).

Недостатком указанного преобразователя является низкая точность.

Наиболее близким к изобретению является преобразователь аналогового сигнала, отображающего движение глаза, содержащий вычитающий блок, первый вход которого соединен с вход" ной шиной устройства, компаратор, вход которого соединен с выходной шиной устройства, преобразователь коднапряжение выход которого подключен

Ф

30 к второму входу вычитающего блока и счетчик, первый вход которого соединен с выходом компаратора )2j .

Недостатком этого преобразователя также является низкая точность преобразования, обусловленная не З5 одинаковой крутизной кусочно-линейных характеристик преобразования в зонах, так .как зависимость аналогового сигнала, отображающего движение глаза, от угла поворота

40 глаза не является линейной.

Цель изобретения — повышение точности преобразования.

Цель достигается тем, что в преобразователь аналогового сигнала, отоб., g(I ражающий движение глаза, содержащий вычитающий блок, первый вход которого соединен с вход(.ой шиной устройства, компаратор, вход которого соединен с выходной шиной устройства, 50 преобразователь код-напряжение, выход которого подключен к второму входу вычитлющего 6.(тока и счетчик, первый вход которого соеди11ен с выходом комплрлторл, введены упрлвляемый 5 усилите.-1В, 11(11п(фрлт(р, элемент ИЛИ, бл О К (17(7 1(111 17 ((В л Т F г! (Й 11М и л Ь C О В, М н О Г О— фаз ВЫII I t(II I Г(р, ((1((1(К (1 (I Iл О л торов уровней, входы которого подключены к входной шине устройства, а выходы через соединенные последовательно многофазный триггер, блок формирователей импульсов и элемент ИЛИ вЂ” к второму входу счетчика, выходы которого через дешифратор подключены к входам преобразователя код-напряжение и входам управления усилителя, сигнальный вход которого подключен к выходу вычитающего блока, а выход — к входу компаратора, при этом установочные входы счетчика и многофазного триггера подключены к шине установки исходного состояния.

На фиг.1 представлена функциональ( ная схема преобразователя аналогового сигнала, отображающего движение глаза на фиг.2-4 эпюры, поясняющие его работу, где А, — угол поворота глаза, Uq — напряжение на входе устройства, Uy — напряжение на выходе преобразователя напряжениекод, () — напряжение на выходе устройства.

Преобразователь аналогового сигнала, отображающий движение глаза, содержит вычитающий блок 1, преобразователь 2 код-напряжение, блок 3 компа.раторов уровней, многофазный триг" гер 4, блок 5 формирователей импульсов, элемент 6 ИЛИ, счетчик 7, управ,ляемый усилитель 8, дешифратор 9, компаратор 10 входную шину 11, выходную шину 12 и шину 13 установки исходного состояния.

Первый вход вычитающего, блока 1 соединен с входной шиной 11 устройства и с входами блока 3 компараторов уровней, выходы которого через последовательно соединенные многофазный триггер 4, блок 5 формирователей импульсов и элемент 6 ИЛИ подключены к второму (счетному) входу счетчика 7, первый (управляющий) вход которого подключен к выходу компаратора 10, а выходы — через дешифратор 9 соединены с входами преобразователя 2 код-напряжение и входами управления управляемого усилителя 8, сигнальный вход которого подключен к входу вычитающего блока 1, а выход— к входу компарлторл 10 и выходной шине 12 устройства, л шннл 13 установки исходного сосT (7ÿíèÿ соединена с уста11овочнь(м(1 1(хо(7амп мног7фллНОГО TpHI rÐt>Ë 4 ((ч 7 (111 . л I

1106009

Преобразователь аналогового сигнала, отражающий движение глаза, работает следующим образом.

Согласно фиг.2 зависимость аналогового сигнала 01, поступающего с шины 11 отображающего движение глаза, от угла,, поворота глаза не является линейной. Для линеаризации характеристики преобразования Ц = f() производится разбиение диапазона преобразования íà rl. одинаковых зон длиной 2 = („ „, „,чтобы погрешность апроксимации в зонах не превышала допустимой д у, и на каждой из них характеристика преобразования заменяетсй прямой линией (фиг.2):

» с(. » с i; »

20 где (о ), (1,» ) значения многоугольной ломаной íà rpa ницах -той зоны.

Одновременная линеаризация характеристики преобразования Ц = (С} и формирование желаемой кусочно-линейной характеристики преобразования осуществляется путем вычитания из сиг. нала (/ (,(,) дискретно меняющегося напряжения (l, величина которого 3р в пределах зоны С, равняется величине Г (» С„) . Коэффициент усиления управляемого усилителя 8 устанавливается дискретно при помощи дешифратора 9, чтобы F

В начальный момент времени 4о входной сигнал L1,(+) должен находиться в нулевой зоне, соответствую. щей исходному состоянию, и не превышать ее граничных значений + +0,5 Да, соответствующих 1 поворота 45 глаза (фиг.4щ ). В этот момент времени t сигналом с шины 13 счетчик 7 и многофазный триггер 4 устанавливаются в исходное состояние. В исходном состоянии на выходе преобразовате ля 2 код-напряжение напряжение смещения нулевой оси LI2 равно нулю (фиг.4б). В момент времени t.» входной сигнал 0»(%) достигает верхнего предела нулевой зоны (фиг.4а ), равного 0,5 U, и блок 3 компараторов уровня формирует иа первом выходе импульс, опрокидывающий многофазный триггер 4 в состояние, в котором на его первом выходе имеется высокий уровень, а на остальных — низкий.

Под действием высокого выходного уровня многофазвого триггера 4 блок 5 формирователей импульсов формирует импульс, который через элемент 6 ИЛИ поступает на. счетный вход счетчика 7. Так как выходной сигнал Ug преобразователя положителен, то компаратор 10 переводит счетчик 7 в режим сложения, и входной импульс суммируется с исходным содержанием счетчика 7. При этом дешифратор 9 меняет коэффициент усиления управляемого усилителя 8 и управляет работой преобразователя 2 код-напряжение, фор мирующего в момент времени 1» напряжение UZ К) (фиг. 4о),, равное входному сигналу О» (+ в тот же момент времени » . Поэтому выходной сигнал вычитающего блока 1 смещается к нулевому уровню, а запись сигнала переводится из края зоны регистрации в середину.

От момента времени Ь до 4 входной сигнал L} (4) находится в первой зоне. В момент времени 2 входной сигнал L1„<+) (фиг.4с1 ), достигает верхнего предела зоны регистрации, и блок 3 компараторов уровня формирует на втором выходе импульс, который переводит многофазный триггер 4 в состояние, в котором на его втором выходе появляется высокий уровень, а иа остальных — низкий. Изменение состояния многофазного триггера 4 приводит к формированию блоком 5 формирователей импульса, который проходя элемент 6 ИЛИ, суммируется в счетчике 7. В момент времени tZ дешифратор 9 устанавливает управляемому усилителю 8 новый коэффициент усиления, а преобразователь 2 код-напряжение вырабатывает выходное напряжение Ug(4) (фи .4б), равное входному сигналу

11„() в тот же момент времени. Поэтому выходной сигнал вычитающего блока 1 снова смещается к нулевому уровню, а запись сигнала переводится из края зоны регистрации в середину.

От момента времени 1 2 до 3 входной сигнал находится во второ < зоне, а с момента времени 1 — в третьей зоне (фиг.4 o, ). Применение биполярной зоны регистрации со средним нулевым уровнем и функциональным смещающим напряжением позволяет избежать переходов из зоны в зону е

1106009 тотами, спектральные составляющие которых не превышают ширины зоны регист рации. Хотя в моменты времени

+, входной сигнал Q«4) равен

1 опорному напряжению и блок 3 компара- 5 торов уровня формирует короткий импульс на том же выходе, как и в момент времени 1, однако изменение состояния многофазного триггера 4 не происходит, так как импульсы воздействуют снова на его третий вход.

Таким образом,от момента времени до 1 переходов из зоны в зо ну не происходят.

В момент времени + входной |5 сигнал:0„(<) достигает нижней границы зоны регистрации, и блок 3 компараторов уровня формирует импульс, который поступает на второй вход многофазного триггера 4 и меняет его 20 состояние таким образом, что на втором выходе многофазного триггера 4 появляется высокий уровень, а на остальных — низкий. Изменение состояния многофазного триггера 4 приводит к формированию блоком 5 формирователей импульсов импульса, которЪ|й через элемент 6 ИЛИ поступает на счетный вход счетчика 7. Так как в момент времени .1 выходной сигнал Ug от- ЗО ,рицателен, то компаратор 10 псреводит счетчик 7 в режим вычитания. Поэтому содержимое реверсивного цифрового счетчика 7 уменьшается на одну единицу и выходное напряжение u (<) (фиг.4 h ) преобразователя 2 код-напряжение уменьшается на ступеньку (фиг.4 Х) и принимает значение, равное входному сигналу Ц„ t) в тот же момент времени tz . Под действием дешифратора 9 коэффициент усиления управляемого усилителя 8 принимает новое значение в момент времени

Таким образом, в момент времени

Ъ запись опять переводится в середину зоны регистрации. Аналогично происходят переходы в моменты времени и iraq . Узкая зона регистрации, соответствующая, например, двум градусам отклонения глаза и определяемая блоком 3 компараторов уровня, ведет релейное слежение эа входным сигналом, амплитуда которого во много раэ превышает зону регистрации. Полная амплитуда регистрирующего сигнала определяется путем подсчета переходов ,из края зоны в середину, причем пе,реходы вниз считаются положительными, а переходы вверх — отрицательными. Для удобства отсвета определенное число переходов может соответствовать целым градусам.

Таким образом, введение блока компараторов уровня, многофазного триггера, блока формирователей импульсов, элемента ИЛИ, дешифратора и управляемого усилителя позволяет повысить точность преобразования за счет получения одинаковой крутизны кусочно-линейной характеристики преобразования в зонах.

1106009

Составитель В.Полешенко

Техред А, Ач Корректор В.Синицкая

Редактор А.Гулько

Заказ 5613/44

Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Филиал П11П "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4