Усредняющее устройство Советский патент 1983 года по МПК G06G7/18 

Изобретение относится к быстродействующим устройствам для усреднения (фильтрации) эл1ектрических сигналов и может быть использовано как быстродействующий фильтр в систе мах автоглатики и информационно-измерительной техники. Известны быстродействующие усредняющие устройства, содержащие интегратор, ко входу которого подключены источники входных сигналов, устройство аналоговой памяти, управляемое от источника, период которого равен времени усреднения, и повторитель, выход которого подключен ко входу интегратора через резистор обратной СВЯЗИ tl. Недостатком этих устройств является взаимная зависимость коэффициента передачи (усиления) быстродей ствия и входного сопротивления, что делает невозможным производить в. процессе работы раздельную регулиров ку любого из этих параметров без одновременной перестройки двух других, Особенно обойти указанный недостаток при усреднении сигналов от источника тока или от нескольких источников напряжения. Наиболее близким к предлагаемому является быстродействующее устройство усреднения, содержащее интегратор на операционном усилителе/ устройство аналоговой цамяти, состоящее из запоминающего конденсатора и ключа, управляемого от источника, .период которого равен времени усреднения, и повторителя на операционном усилителе, выход которого через резистор обратной связи подключен к инвертирующему входу интегратора 123. Недостатком прототипа является взаимная зависимость коэффициентов передачи, быстродействия и входного сопротивления, что значительно услож няет настройку устройства приводит к уменьшению частотного диапазона и ограничивает его область применения. Цель изобретения - упрощение регулировки и расширение частотного диапазона. .Поставленная цель достигается те что в усредняющее устройство, содер жащее многовходовой интегратор,Входы которого являются входами устройства, а выход через блок памяти, упра лякнцим входом подключенный к вцходу формирователя импульсов, соединен с неинвертирующим входом выходного ди ференциального усилителя, выход которого является выходом устройства, введены два переменных масштабных резистора, соединенных последовател но и включенных между суммирукицим входом многовходового интегратора и выходом выходного дифференциально го усилителя, причем средний вывод первого переменного масштабного резистора подключен к инвертирующему входу выходного дифференциальнрго усилителя, выход которого соединен со средним выводом второго переменного масштабного резистора. При таком построении усредняющего устройства его быстродействие определяется частью сопротивления переменного масштабного резистора/ Включенного между суммирующим входом интегратора и инвертирующим входом выходного усилителя, а коэффициент, передачи - суммой полных сопротивлений переменных масштабных резисторов. При регулировке быстродействия схемы потенциометром ее коэффициент передачи не изменяется, так как сумма указанных сопротивлений не меняется, а регулировка коэффицие-нта передачи переменным резистором не влияет на быстродействие. Это обеспечивает значительное упрощение регулировки и ;дает возможность использовать предлагаемое устройство .в более широком частотном диапазоне. На чертеже представлена сх-ема усредняющего устройства. Устройство содержит многовходовой интегратор 1 на операционном усилителе 2, в цепь обратной связи которого включен интегрирующий конденса- тор 3. Ко входам интегратора подклю-: чены источники напряжения входных сигналов и (или) непосредственно источники входных токов. Выход интегратора 1 подключен ко входу блока памяти 4, который в простейшем случае состоит из запоминающего конденсатора 5 и ключа 6. Управление ключом блока памяти 4 ос.5лцествляется от формирователя импульсов 7, который вырабатывает короткие импульсы с периоде следования, равньм требуемому времени усреднения. Выход блока памяти 4 подключен к неинвертирующему входу выходного дифференциального усилителя 8. Инвертирующий вход усилителя 8 подключен к среднему выводу первого переменного масштабно- го резистора 9, первый вывод которого подключен к суммирующему-входу интегратора 1/ а второй вывод через второй переменный масштабный резистор 10 - к выходу усилителя 8. Для aHaJui3a работы устройства обозначим сопротивление первого переменного масштабного резистора 9 через Rf,, а сопротивление его участка между первым и средним выводами через cL, сопротивление переменного резистора 10 - Яьь. Скорость протекания переходного процесса (быстродействие) устройства определяется отношением интервала усреднения Т к постоянной времени интегратора. Последняя определяется произведением емкости конденсатора З.на сопротивление, включенное межд инвертирующим входом усилителя 8 и суммирующим входом интегратора, т.е CeJrPfi. Быстродействие устройства будет максимальным, когда выполняется условие а 1-Т/СЗЙ% 0, т.е.. . При вьшолнении этого условия переход ный процесс в устройстве заканчивается на один период интервала усреднения. В установившемся режиме работы, если пренебречь входными токами интегратора 1 и усилителя 8, суммарный средний ток всех входных сигналов равен току, протекаквдему по переменному резистору 9 и переменному резис тору 10. Если напряжение суммирующего входа интегратора пренебрежимо мало, то выходное напряжение устройства равно где ср эквивалентный средний вход ной ток от всех источников сигнала. Поскольку выходное напряжение определяется вёличинбй полного.сопро тивления переменного резистора 9, которая при регулировке быстродействия не изменяется, то и коэффициент усиления (передачи) устройства не меняется при регулировке быстродействия. Коэффициент усиления устройст ва можно изменять в достаточно широ ком диапазоне изменением сопротивле|ния RftyX этом очевидно быстродействие устройства изменяться не ..будет.. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает взаимно незави симуй регулировку коэффициента передачи устройства и быстродействия. При обеих указанных регулировках входное сопротивление устройства по ;любым входам остается неизменным. Если быстродействие устройства нужно изменять не в очень широких пределах, то между инвертирующим входом интегратора и выводом 7 потенциометра устанавливают постоянный резистор (обозначен пунктиром). В случае, если необходимо регулировать только коэффициент усиления (не изменяя быстродействия), то резистор 9 также заменяется постоянным резистором, включенным между суммирующим входрм интегратора 1 и инвертирующим входом усилителя 8, а резистор 10 подключают непосредственно к инвертирукмцему входу усилителя 8. , Предлагаемое устройство обеспечивает ускорение.егулировки преобразователя в процессе производства и быструю перестройку его в процессе эксплуатации, что. расширяет область использования преобразователя. Предлагаемое быстродействующее усреднянвдее устройство применено в качестве фильтра в разработанном на кафедре Электрические станции ХПИ им. В.И, Ленина быстродействуквдем измерительном преобразователе активной мощности трехфазного тока ИПТАМ-ЗО1Б класса точности 0,5, Внедряемым в ПО | Союзэнергоавтоматик . Применение рассмотренного быстрод йствующего усредняющего устройстве: в составе преобразователя ИПТАМ-301Б позволяет значительно упростить настройку преобразователя при изго овлении и дает возможность просто йро извести перестройку быстродействия и (или) коэффициента передачи в процессе эксплуатации, что позволяет использовать его для усреднякицих сигналов в широком диапазоне частот и расширить область применения.

УСРЕДНЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТЮ, содержащее многовходовой интегратор, входыкоторого являются входами уст ойства, а выход через блок, памяти, управлянвдим входом подключенный к выходу формирователя импульсов, соединен с неинвертирукяцим входом выходного дифференциального усилителя, вшсЬд которого является выходом уст1Х5йства, от л -и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения регулировки и расширения частотного диапазона, в него введены два переменных масштабных резистора, соединенных последователь