ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2013 года по МПК G06G7/18 

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах измерения и автоматического регулирования.

Известны различные системы измерения производных физических величин (авт. свид. СССР №1427391, кл. G06G 7/18, 1987).

Недостатком этих систем является низкая помехоустойчивость и большая погрешность определения производной для медленно изменяющихся физических величин.

Известно также устройство, содержащее генератор пилообразного напряжения импульсов, RS-триггеры, логические элементы ЗАПРЕТ, а также логические элементы И, ИЛИ, а также блоки задержки и демодуляторы (авт. свид. СССР N 4679452/24, кл. G06G 7/18, 1989).

Недостатком этого устройства является большое количество элементов с соответствующими связями и, следовательно, имеет недостаточно высокую надежность.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является дифференцирующее устройство (авт. свид. СССР №1728870 A1, G06G 7/18), содержащее блок сравнения, первых вход которого является входом устройства, второй вход соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход через распределитель импульсов соединен с входом соответственно первого и второго элементов задержки, два триггера, демодулятор и блок вычитания, при этом нулевой и единичный входы первого триггера соединены соответственно с входом и выходом первого элемента задержки, нулевой и единичный выходы второго триггера соединены с выходом и входом элемента задержки, прямые выходы первого и второго триггера соединены соответствующими входами блока вычитания, выход которого через демодулятор соединен с выходом устройства.

Недостатком этого устройства является пониженная информационная способность, т.к. оно не позволяет получать информацию о производной непосредственно в цифровой форме.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение информационной способности дифференцирующего устройства и получение информации о производной входного сигнала как в виде напряжения постоянного тока, так и в цифровом виде.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в известном дифференцирующем устройстве, содержащем компаратор, первый вход которого является входом устройства, второй вход соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, выход которого связан со вторым входом элемента И и входом первой дифференцирующей RC-цепи, а первый вход схемы И соединен с выходом генератора опорной частоты, при этом выход RC-цепи связан со счетным входом триггера, выходы которого подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсного счетчика, счетный вход которого подключен к выходу схемы И, а выход через последовательно соединенные буферное запоминающее устройство, демодулятор соединен с выходом устройства, а вычитающий вход счетчика связан с его установочным входом R через вторую RC-цепь, последовательно соединенную с блоком задержки 11, а также с входом с буфера 8.

На фиг.1 представлена схема дифференцирующего устройства.

Устройство содержит генератор 1 пилообразного напряжения, выход которого соединен с первым входом компаратора 2, второй вход которого подключен к входу устройства, а выход связан со входом элемента И3 и входом дифференцирующей RC-цепи 4, при этом первый вход схемы И3 соединен с выходом генератора опорной частоты 5, а выход RC-цепи 4 соединен со счетным входом триггера 6, выходы которого соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 7, счетный вход которого связан с выходом схемы И3, а выход через последовательно соединенные буферное запоминающее устройство 8, демодулятор (цифроаналоговый преобразователь) 9 связан с выходом устройства, при этом вычитающий вход счетчика 7 соединен с его установочным входом через вторую RC-цепь 10 и блок задержки 11 и входом С буфера 8, образующим цифровой выход N_вых устройства.

Устройство работает следующим образом.

Генератор пилообразного напряжения 1 формирует возрастающее напряжение на первом входе компаратора 2. В момент начала формирования этого напряжения на выходе компаратора формируется фронт прямоугольного импульса, а в момент равенства напряжений на входах компаратора входного U_вх и линейно-измеряющегося формируется спад прямоугольного импульса. Длительность импульса прямо пропорциональна U_вх. Генератор опорной частоты 5 формирует импульсы высокой частоты Fo, которые через схему И3 во время существования импульса на выходе компаратора 2 поступают на счетный вход реверсивного счетчика 7. При этом фронт импульса с выхода компаратора дифференцируется RC-цепью 4 и переключает RS-триггер, выходы которого соединены с суммирующей и вычитающей цепями счетчика 7. В итоге, первый импульс с выхода компаратора 2 заполняется высокочастотными импульсами и поступает на суммирующий вход счетчика 7, а второй - на вычитающий вход. После окончания действия импульса на вычитающем входе счетчика 7 спадом импульса через RC-цепь 10 и блок задержки 11 счетчик устанавливается в исходное состояние, а записанная в нем в коде информация о разности длительностей импульсов переносится в буферное занимающее устройство 8 (вход С) и через демодулятор (цифроаналоговый преобразователь) поступает на выход схемы.

Таким образом в предлагаемом устройстве информация о производной представлена как в цифровом, так и аналоговом видах, что позволяет применять его в аналоговых и цифровых системах регулирования и управления при допроцессорной обработке информации.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах измерения и автоматического регулирования. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет возможности получать информацию о производной изменяющейся физической величины непосредственно в цифровой форме. Результат достигнут за счет высокочастотного заполнения сформированных широтно-импульсных последовательностей и выделения реверсивным счетчиком импульсов разности импульсов в соседних «пачках» импульсов, что является мерой производной физической величины с последующим преобразованием разности импульсов демодулятором 9 в пропорциональное напряжение постоянного тока. В предлагаемом устройстве информация о производной поступает не только в аналоговой форме как в прототипе, но и цифровой, что позволяет применять дифференциатор и в цифровых системах регулирования и управления при допроцессорной обработке информации. 1 ил.

Дифференцирующее устройство, содержащее компаратор, первый вход которого является входом устройства, второй вход соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, триггер, демодулятор, блок задержки, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено генератором опорной частоты, схемой И, двумя дифференцирующими RС-цепями и реверсивным счетчиком импульсов, при этом выход компаратора связан со вторым входом элемента И и входом первой дифференцирующей RС-цепи, а первый вход схемы И соединен с выходом генератора опорной частоты, при этом выход RC-цепи связан со счетным входом триггера, выходы которого подключены к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, счетный вход которого подключен к выходу схемы И, а выход через последовательно соединенные буферное запоминающее устройство, демодулятор соединен с выходом устройства, а вычитающий вход счетчика связан с его установочным входом через вторую RC-цепь, последовательно соединенную с блоком задержки, а также подключенную к входу управления буферного запоминающего устройства.