Преобразователь сигнала в его среднее значение

Преобразователь сигнала в его среднее значение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

С оцнапнстнческнх

Ресттублнк (и)748135 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 140478 (21) 2603977/18-10 с присоединением заявки Йо (51)М. Кл.2

G 01 0 1/08

G 0I 0 5/244

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) приоритет

Опубликовано 15,07.80. Бюллетень Мо 26 (53) УДК5З.087.9 (088.8) Дата опубликования описания 180780 (72) Авторы изобретения

В.Д. Кравченко, Г.Я. Левинсон и С.П. Гаврилова (71) Заявитель

Всесоюзный заочный машиностроительный институт (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СИГНАЛА В ЕГО СРЕДНЕЕ

ЗНАЧЕНИЕ

0

Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано, например, в адаптивных системах управления для преобразования напряжения в его среднее значение на фиксированном временном интервале или в интеграторах с изменяющимися в широком диапазоне постоянными интегрирования. 10

Известны преобразователи сигнала в его среднее значение (1j, содержа-, щие интегрирующие цепочки, выходы которых подключены к суммирующему магнитному усилителю. Преобразователь рабо ает в качестве датчика напряжения фиксированной частоты и непригоден для преобразования сигналов плавно изменяющегося уровня с переменным временем интегрирования.

Выходной сигнал интегратора может быть записан в ниде:

Те

1 0 dt = 4 0„(1)

Т 25 х где =НС вЂ” постоянная интегрирования;

Т л — временной интервал интегрирования, U — среднее значение преобразуемого напряжения в MHтервале Т.

Из формулы (E) видно, что только

Тн при — = coAst преобразуемое напряжение равно 0кс Из вест ны преобразователи (25 с переменной постоянной времени интегрирования, которые содержат интегратор с изменяемой внешними устройствами величиной обратной связи, определяющей постоянную интегрирования. Преобразователь позволяет непрерывно интегрировать входную величину в пределах больших. постоянных времени интегрирования.

К недостаткам преобразователя относятся необходимость применения внешних устройств для измененйя величины обратной связи, а также неширокий диапазон его работы, обусловленный применением интегратора с большой постоянной интегрирования, а следовательно, инерционностью.

Прототипом изобретения является преобразователь (3), содержащий формирователь коммутирующих импульсов, формирователь запаздывающих импуль748135 сов, соединенный с управляющим входом переключателя„ выход которого соединен со входом интегратора, датчик цикла, соединенный с ключом на входе преобразователя и блоком записи и хранения информации. Преобразователь

:осуществг.яет гоочередное интегрирование сигнального и опорного напряжений и преобразование временных интервалов, определяемых моментами равенства нулю напряжений интегратора, в числовой эквивалент среднего значения напряжения в пределах цикла преобразования, задаваемого периодом коммутирующего напряжения, Недостатком преобразователя являетбя неширокий диапазон его работы, обусловленный стабильностью интервамации блока 7 записи и хранения информации.

Блок записи и хранения информации может быть выполнен в виде аналогоцифрового блока (см. прототип) или, например, в виде блока аналоговой памяти (см. чертеж), включающего ключи записи 13 и выдачи 14 информации, буферные усилители 15 и 16, конденсатор 17 и логический элемент

ИЛИ-НЕ 18. Выходы датчика 12 информации 7 и входом устройства — ключом

19, подключающим источник преобразуемого сигнала к преобразователю (не показан).

Преобразователь работает следующим

35 обоазом.

Из напряжения опорной частоты Го (например, напряжения промышленной сети, так как особых требовала преобразования и дискретностью преобразования.

Цель изобретения — расширение диапазона работы преобразователя.

Эта цель достигается тем, что в преобразователь введены сумматор, элементы И,дополнительный интегратор ний к стабильности частоты не предъяврО ляется) формирователь 1 коммутирующих импульсов вырабатывает импульсы со скважностью Q=-2, которые задерживают в формирователе 2 на время .с;з, равное времени разряда интегратора.

Наиболее просто формирование задержанных импульсов можно осуществить из того же напряжения опорной частоты t, но на другом, чем в формирователе 1, уровне, если опорное напряжение 0 является, например,синусоидальным.

Датчик 12 цикла прсобразования через ключ 19 подключает источник преобразуемого сигнала ко входу переключателя 3, и сигнал U поступает на вход интегратора 4 или 5 в зависимости от наличия или отсутствия управ. ляющего импульса на выходе формирователя 2 эапаздывающих импульсов.

Перед началом интегрирования каждый

4О из интеграторов разряжается через соответствующий ключ 10 или 11, который управляется логическими элементами И 8 (или 9). Элемент И 8 управляет интегратором 5 в моменты его разрядки, соответствующие наличию коммутирующего импульса на выходе формирователя 1 и отсутствию запаздывающего импульса на выходе формирователя 2, производящего подключение данного интегратора, а элемент И 9— по той же цепи интегратором 4 в моменты отсутствия коммутирующего импульса и наличия запаздывающего импульса на обоих его входах, т.е. в момент, предшествующий включению интегратора 4. Интеграторы 4 и 5 поочередно подключаются для интегрирования входного сигнала 0 через переключатель 3 и производят интегрирование входного сигнала в соответстщ вии с выражением (1) в пределах длительности импульса Т„„ и паузы Т ц формирователя 2 запаэдывающих импуль;сов, т.е. непрерывно. Полный цикл интегрирования, задаваемый сигналом и ключи, причем вход дополнительного интегратора соединен с инверсным выходом переключателя, выходы интеграторов через сумматор подключены к информационному входу блока записи и хранения информации. Выходы формирователя коммутирующих импульсов соединены со входами формирователя запаздывающих импульсов и одними входами элементов И, к другим входам которых подключены соответствующие вы= ходы формирователя запаздывающих им- пульсов. Выходы элементов И соединены с управляющими входами ключей, включенных в разрядные цепи соответствующих интеграторов и соединенных с управляющими входами блока записи и хранения информации.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого преобразователя. . Преобразователь содержит формирователь 1 коммутирующих импульсов, подключенный через формирователь 2 запаздывающих импульсов к управляющему входу переключателя 3, прямой и инверсный выходы которого соответственно соединены через интеграторы

4 и 5,,основной и дополнительный, с входом сумматора 6, соединенного с входом блока 7 записи и хранения информации. Прямой выход формирователя

1 колгмутирующих импульсов и инверсный выход формирователя 2 запаздывающих ймнульсов подключены ко входам элемента И 8, а инверсный выход формирователя 1 и прямой выход формирователя 2 — ко входам элемента И

Выходы элементов И 8 и 9 подключены к управляющим входам ключей 10 и 11, включенных в разрядные цепи-интеграторов 4, 5.

Выход датчика 12 цикла преобразования соединен со входом выдачи инфор- g5 датчика 12, разбивается таким образом

148135 на конечную сумму дискретных значений длительностей импульсов и пауз коммутирующего напряжения, в пределах которых производится непрерывное интегрирование входного сигнала U„, полный интеграл которого в интервале вре- 5 мени Т,, задаваемом датчиком 12 цикла, определяется выражением:

Та

1 „

О = О, +0„,, + ° ° ° +0„„

10 ч: = К„С, -с- R,С,.

h т

После окончания цикла интегрирования соответствующий интегратор переводится в режим памяти уровня интегрированного напряжения, соответствующего моменту размыкания подвижного контакта переключателя. Интегрирование тем временем происходит в другом инте- 2О граторе, а значение интегрированного напряжения предыдущего цикла суммируется в сумматоре 6 с текущим значением интегрированного напряжения.

Запись интегрированного сигнала в 25 блок 7 записи и хранения информации происходит непрерывно или периодически, например, с помощью элемента

ИЛИ-НЕ 18, управляющего ключом 13 записи, который подключает вход буфер- 3() ного усилителя 15, имеющего низкое входное сопротивление, к сумматору 6 и заряжает конденсатор 17 в короткое время, который при наличии высокого выходного сопротивления усилителя 15 З5 может длительное время сохранять свой заряд. При новом заряде конденсатора происходит суммирование данного значения напряжения со значением предыдущего цикла записи, т.е. реализуется выражение (2) . После окончания цикла преобразования датчик 12 выдает сигнал, по которому включается ключ

14, и записанное и сохраненное значение U через буферный усилитель

16 выдается внешним потребителям.

Датчик цикла тем же сигналом производит отключение ключа 19, заканчивая тем самым процесс интегрирования.

Уход постоянных времени интегрирования, R C, и -с R>C>. за время Т„ мал, а поскольку каждый раэ происходит разряд интегратора, ошибка не накапливается. Преобразователь применим в широком диапазоне временных интервалов усреднения Т (0,1500с) и его погрешность (не более 2%

Оср) от времени усреднения не зависит. формула изобретения

Преобразователь сигнала в его среднее значение, содержащий формирователь коммутирующих импульсов, формирователь эапаздывающих импульсовt соединенный с управляющим входом переключателя, выход которого соединен со входом интегратора, датчик цикла, . соединенный с ключом на входе преобразователя и блоком записи и хранения информации, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения диапазона работы преобразователя, в него введены сумматор, элементы И, дополнительный интегратор и ключи, причем вход дополнительного интегра тора соединен с инверсным выходом переключателя, выходы интеграторов через сумматор подключены к информационному входу блока записи и хранения информации, выходы формирователя коммутирующих импульсов соединены со входами формирователя запаэдывающих импульсов и одними входами элементов И, к другим входам которых подключены соответствующие выходы формирователя запаэдывающих импульсов, выходы элементов И соединены с управляющими входами ключей, подключенных в разрядные цепи соответствующих интеграторов, и с управляющими входами блока записи и хранения информации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шапило В.П. Автоматизированный вентильный электропривод. М., "Энергия", 1969, с. 189-197.

2. Аналоговые Запоминающие адап.— тивные элементы. Под. ред.

Б.С.Сотскова, 1973, с. 142-144.

3. Шляндин В.М. Цифровые измерительные преобразовательные приборы, 1973, с. 185-186 (прототип).

748135

Тираж 801 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4219/26

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

Составитель A. Астахов

Редактор T. Орловская Техред Л. Теслюк Корректор Ю, Макаренко