Функциональный преобразователь

Функциональный преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

о и и >794639

Сеюв Советских

Сациалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.05.78 (21) 2618596/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень ¹ 1 (45) Дата опубликования описания 13.03.81 (51) М. Кл.

G 06 G 7/26 еесударотвеииый иемитет

СССР ие делам иаебретеииЯ н открытий (53) УДК 681.335 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. Л. Шпади, М. И. Белый, В. П. Шерстнев и С. Л. Шпади (71) Заявитель

Ульяновский политехнический институт (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического регулирования и в электроизмерительных приборах для функционального преобразования в цифровой код амплитудных, постоянных или мгновенных значений тока.

Известны функциональные преобразователи электрического тока для получения линейных, квадратичных или иных характеристик преобразования, выполненные в виде четырехполюсников на дискретных нелинейных элементах (1).

Однако существующие преобразователи ввиду трудности синхронизации выходного кода с началом цикла измерения имеют сложную конструкцию.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является преобразователь (2), который содержит общее основание, управляющий электрод и несколько выходных электродов. Па ден не постоя н ного преобразуемого входного напряжения на управляющем электроде имеет линейный характер, а величина приложенного к нему входного аналогового напряжения регулирует количество выходных электродов, связанных с общим входом посредством

2 инверсного слоя и определяющих собою выходную цифровую величину.

Однако этот преобразователь не обеспечивает гальванической развязки входных и выходных цепей, имеет узкий динамический диапазон преобразования, низкую чувствительность н узкий класс воспроизводимых функций.

Целью изобретения является расширение класса воспроизводимых функций, повышение точности за счет гальванической развязки входных и выходных цепей и расширение динамического диапазона преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что функциональный преобразователь, содержащий прямоугольное изоляционное основание, на одной из поверхностей которого расположен управляющий электрод, и выходные электроды, содержит генератор стробирующих импульсов тока, который подключен к управляющему электроду, и магнитную пленку с прямоугольной петлей гистерезиса, которая нанесена на свободную поверхность прямоугольного изоляционного основания. Выходные электроды нанесены попарно вдоль противоположных краев магнитной пленки и расположены вдоль направления тока через управляюSe щий электрод в соответствии с воспроизво794639 i.

15

25 зо

60

3 димой функциональной зависимостью. У11равляющий электрод выполнен в виде трапецеидальной шины, площадь которой соответствует диапазону.

На фиг. 1 изобра>кен общий вид преобразователя; на фиг. 2 — общий вид и cveма подключения преобразователя к генератору стробирующих импульсов тока; »а фиг. 3 — зависимость изменения (движения) зоны перемагничивания от величины входного тока; на фиг. 4 — функциональная зависимость количества выходных импульсов от амплитуды входного тока; иа фиг. 5 — эпюры тока и напря>кения в ра".личных точках схемы.

Функциональный преобразователь содержит прямоугольное изоляционное основание 1, управляющий трапецеидальпый электрод 2, магнитную пленку 3 из материала с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ), выходные электроды 4, нанесенные на пленку 3. В преобразователе постоянных или мгновенных входных величин (см. фиг. 2) к управляющему электроду 2 подключен генератор сгробирующих импульсов тока 5.

Переменный ток 1,„при протекании по электроду 2 создает магнитное поле, направленное перпендикулярно и направлению протекания преобразуемого тока по электроду 2 и перпендикулярно к пленке 3.

Плотность тока на электроде 2 и соответственно величина магнитной индукции вдоль него неравномерны (большс у узкого конца электрода 2 и меньше у широкого) при любых значениях преобразуемых величин. При величине входного тока I„,. o l, (см. фиг. 3) у узкого конца электрода 2 создается магнитное поле с напряженностью Н1 .. И,, где Н, — напря>кснпосгь магнитного поля способная вызвать исремагничивание пленки 3. Перемагничивание части пленки 3 у узкого конца электрода 2 приводит к образованию зон с противоположной намагниченностью. При этом предполагается, что пленка 3 была предварительно намагничена до противополо>кного магнитного состояния по отношению к магнитному состоянию, создаваемому протекающим входным преобразуемым током. При увеличении входного преобразуемого тока поверхностная плотность тока на электроде 2, а следовательно, и напряженность магнитного поля вдоль электрода 2 будет увеличиваться от узкого конца электрода " к широкому. Это приведет к движению границы зон с противоположной намагничсн. ностью (см. фиг. 3), что в свою очередь, вызовет скачкообразное изменение магнитной индукции в пленке 3. В результате скачкообразного изменения магнитной индукции на подвижной границе зон с противоположной намагниченностью в пленке 3 индуцируется локальный импульс электрического поля, направленный перпсндпку/" 4 ! ярно Вектору магнит110го пол51 11 вся 1 ору скорости подвижной границы зон с противоположной намагниченностью. Наведенный в пленке 3 импульс электрического напряжения в плоскости магнитной пленки и в направлении, перпендикулярном 11ротекающсму входному току (как следствие эффекта Баркгаузена для доменных стенок

Блоха), по мере движения границы зон с противоположной намагниченностью прикладывается к выходным электродам 4, расположенным на пленке 3 попарно напротив друг друга. Таким образом; на противоположных электродах 4 наводится импульс электрического напряжения, Количество импульсов напряжения на электродах 4 пропорционально величине персмагниченной пленки 3, а следовательно и ьеличине входного тока (см. фиг. 3), протекающего через электрод 2, т. с. максимальной амплитудс тока за данный цикл преобразования

В зависимости от требуемых максимальных и минимальных значений преобразуемого сигнала электрод 2 при неизменной высоте трапеции может иметь различную площадь поверхности, а следовательно, и различную плотность преобразуемого тока на поверхности электрода. Это позволяет в определенных пределах варьировать величиной динамического диапазона преобразования входной величины как следствие изменения всличины площади трапеции, Величина напряженности магнитного поля вокруг электрода 2 прямо пропорциональна величине протекающего входного тока, поэтому, если электроды 4 расположены попарно через равные промс>кутки, преобразование носит линейный характср.

С целью расширения класса воспроизводимых функций преобра îâàíèÿ электроды 4 располагаются на пленке 3 по опреде lellному закону. Следовательно, осуществляя кусочно-постоянную аппроксимацию нелинейной функции у = F(x) с заменой в интервале lIocToHHHblivl значением Ф; (х;) =

= const с ошибкой аппроксимации

Ла д = F (x) — Ф; (х;) можно с определенной погрешностью йроизводить функциональное преобразование. Так как прн определенных значениях входного тока 1„, происходит персмагничивание пленки 3 на определенном расстоянии х; (см. фиг. 3 и 4) и на электродах 4 наводятся импульсы электрического напряжения, количество которых (Л = у) соответствует зависимости у = F(x), то варьируя в зависимости от требуемого функционального прсобразоpàíèÿ расположением электродов 4, можно производить преобразование входного тока по квадратичному, логарифмическому или иному закону. Например (см, фиг. 4) для реализации функции преобразования Ж =

= F(l", - ) каждая пара электродов 4 располагаются на пленке 3 на расстоянии

794639

O х = 1 от нулевой пары выходных

l j электродов, расположенной с краю пленки

3 у узкого конца электрода 2.

При преобразовании постоянного или мгновенного значения входной BcJIH шны через электрод 2 протекает преобразуемая величина 1„. (см. фпг 2), а параллельно к электроду 2 дополнительно подключается генератор стробирующих импульсов тока. Амплитуда стробирующих импульсов тока достаточна для перемагничивания всей пленки 3, а полярность противополо>кна полярности преобразуемой входной величины, поэтому в результате взаимодействия магнитных полей, создаваемых входным преобразуемым током и стробирующимп импульсами тока, пленка 3 псремагнитится только на величину прямо пропорциональную постоянному или мгновснному значению входной величины (см. фиг. 5).

Так как локальный и„ïó.ëüñ напряжения наводится у попарно расположенных электродов 4, то осущсствляя параллельное или последовательное их соединение, получить параллельный или послсдовательный

ЧИСЛО-ИМИ ЛЬСНЫИ КОД.

Формула изобретения

1. Функциональный преобразователь, содержащип прямоугольное изоляционное основание, на одной пз поверхностей кото6 рого расположен плоский управляющий электрод, и выходные электроды, о тл и ч аю шийся тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций и повышения точности работы за счет гальванической развязки входных и выходных цспей, он содержит генератор стробирующих импульсов тока, который подключен к управляющему электроду, и магнитную

1р пленку с прямоугольной петлсй гистерезиса, которая нанесена на свободную поверхность прямоугольного изоляционного основания, выходные электроды нанесены попарно вдоль противоположных краев ма:—

15 нитной пленки и расположены вдоль наiIpавлсHèÿ тока через управляющий элскгрод в соответствии с воспроизводимой функциональной зависимостью.

2. Преобразователь по п, 1, о тл ич а юgp щи и с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона преобразования, в нем управляющий электрод выполнен в виде трапецеидальной токовсдущей шины, площадь которой соответствует заданному диапазону.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

No 485467, кл. G 06 G 7/26, 1975.

2. «Microelectronics and Reliability.>, Ло 16, !9!7, с. 181 †1 (прототип).