Дискретный фильтр Советский патент 1983 года по МПК G06G7/18 G05B11/36 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной техника, и может быть использовано для формирования сигналов управления, измен 1юшихся по пропорционально-интегральному, пропорциональноэкспоненциальному, пропорциональнодифференциальному, дифференциальному и другим законам.

Известны аналогичные устройства, выполненые на основе запоминающих

блоков и переключателей. Одно из них дискретный интегратор - состоит из двух запоминающих блоков входы которых соединены через переключатель и переменный резистор со входом устройства, а вьгходы их объединены через второй переменный резистор, оба вывода которого через второй переключатель соедй- нензы с выходом устройства. Запоминающие блоки выполнены на основе операционного усилителя, запомвнакнцего элемента, переключателя и резистора 1 .

К недостаткам дискреоэдого интех тора следует отнести малое число выполняемых операций: он преобразует входные сигналы по интегральноиу закон и осуществляет экспоненцаальное; сгла-. живание.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой- ство, построенное на базе двух запоминающих блоков, каждый представляет собой операционный усилитель с подключенными к его входу запсшинакоцему элементу и резистору, другие выводы которых соединены через переключатель с выходом усилителя. Инвертирующие входы усилителей объединены через переключатель и через переменный резистор соединены с входе устройства Данное устройство формирует ныходной сигнал по пропорционально-интегрально- му закону 2 .

Недостатком его является ограниченный набор реализуемых частотных xfipeac теристик.

Цель изобретения - расщирение диапазона изменения частотной характеристики,Поставленная цель досош ается тем, что дискретаоЫй , содержаишй два операционных усилителя, вхдды которак через пе{шый переключатель соединены с первым вктодом первого переменного резистора, второй вьтод которого соеда нен с входочм 4 шьтра, выходы первого и второго усилителей соединены с перектаочакшими контактами соответственно

второго и третьего переключателей, размыкающий контакт второго переключате- ля соединен через первый масштабирующий резистор .с входЬм первого операционного усилителя, замыкакяций контакт второго переключателя через первый запоминающий элемент связан с входом первогю операционного усилителя, замыкающий контакт третьего переклю чателя соединен через второй масштабирующий резистор с входом второго оп1)апионного усилителя, размыкающий контакт третьего переключателя через второй запоминакнций элемент связан с входом второго операционного усилителя, второй переменный резистор, один вывод которого соединен с входом фильтра, третий переменшлй резистор; и датчик временных интервалов, выход которого соединен с управляющик и входами переключателей, содержиг чеувер ьйЬ и пятый переключатели, перключающий контакт четвертого Переключателя соединен с вторым вьтодом второго переменного резистора, раз- . мыкакяций контакт четвертого переключателя соединен с входом первого операционного усилителя и с замыкающим контактом первого переключателя, а замыкающий контакт - с входом второго one- рационного усилителя и с размыкакжциМ контактом первого переключателя, размыкающий контакт пятого переключателя соединен с размыкающим контактом второго переключателя, замыкакший ксжтакт пятого переключателя - с замыкающим кс 1такт ш третьего переключателя, переключа& щий контакт пятого переключателя соединен с вш:одом фильтра, а третий переменный резистор включен между замыкающим и р 1зМыкакшим контактами пятого переключателя.

На чертеже представлена схема диск- ретного «льтра.

Дискретный фильтр содержит датчик 1 временных интервалов, переключатеш 2, переменные резисторы 3 и 4; переключатели 5 и 6, перемешали резистор 7, переключатель 3, (шерациокный усилитель 9, масщтабирукишай резистор 1О, аапомиоаЮший элемент 11, переключатель 12, операааонный усилитель 13, масщта бирдповщй резистор 14, запоминающий элемевт 15. .

Дискретный фшьтр работает слеоую щвм oGpaaoM

При положении переключателей, указаннсм ва чертеже, с выхода усилителя 9 через Переключатель S снимается сумма yet ) текушегч) входного сигнала X (t) и сигнала, записанного в запомин щем элементе 11 на предыдущем такте. Запоминающий элемент 15 находится в режиме здписи, он фиксирует сумму текущего вводного сигнала, поступающего через резистор 4, и сигнала У(Ь), поступающего через резисторы 7 и 14 на ккод усилителя 13. По команде датчика 1 роли усилителе . 9 и 13,, & также запоминающих элементов 11 и 15 меняются. В результате при нулевых начальных условиях фильфр реализует алгоритм H),(t)+(,K:)/ и-4 ИНVi- i i 10.,ь- . I/ ft ; л .,п I К ч. в зависимости от соотнощения коэффиаиентов К , и К фильтрующие свойстав меняются, При Kj в 1; второе слагаемое, как:и первое, отрицательно. К текущему значению входного сигнала на п-м щаге прибавляются значения нкод ных сигналов на п-1 шагах. Устройство преобразует входнью сигналы по пропорционально-интегральному эако)щу. При К 1; Y К,27 второе слагае. мое равно нулю. Устройство работает в режиме пропорционашзного звена. При К 1; - из текущего значения юсодного сигнала вычитается сумма предыдущих значений. Устройство прео(%1азует сигналы по пропорционально иктегральн( закону, причем интегральявв составл пощая имеет п ротивоположны знак.U При , К,7 второе с шгаемое отрицательно. К текущему значению входного сигнала прибавляется преды;:17щих значений, у ваюших по величине. Устройство реализу пропорционально-экспоненциальное сглаживание.KI При К 1; К К ,3, и Кз -)7 - второе слагаемое равно нулю. Устройство В1лрождается в пропорциональное звено. При К 1; К, - второе слагаемое положительно. Оно представляет собой убывающую геометрическую прогрессию со знаменателем К . Из текущего значения входного сигнала вычитаются убывающие по величинее предыдущие значения, Б этом случае устройство преобразует сигналы по пропорционально-дифференциальному закону с замедлением. При 1Ц 1; К К - второе слагаемое положительно, фильтр рифференпирует с замедлением входной сигнал . При Kj 1} - второе слагаемое положительно и вычитается оно из текущего значения с болыиим удельным весом, чем в предыдущем случае, ре льтатом чего является изменение знака выходного сигнала на противоположный. Операция напоминает пропорциональнонхифферештальное преобразование с замедлением, причем в установившемся режиме пропорциональная составлякнцая имеет другой знак. При Ка О (сопротивление резистора Т-) формула (1) преобразуется к виду (,)l,,Xv,, (2 тогда при К,7 К 2 устройство формирует сигнал по пропорционально-дифференциалькому закону. При К J « О; К К 2 , фильтр осу- . ществляет дифференцирование в дискретной форме. Постоянная времени интегрирования и замедления устройства определяется соо1Ясш1ением коэффициентов К , К 2. К и частотой срабатывания датчика временных интервалов 1. Дискретный филыр обладает 1ачительно большими функциональными возможностями, чем устройство-прототип, что и определяет технико-экономический эффект от использования изобретения.

ДИСКРЕТНЫЙ ФИЛЬТР, со- держаший два операционных усилителя, входы которзьос через первый перекшочатель соединены с перЕолм siOBonoM пер вого переК1енНо1Ч редисТЕ ра, второй вы вод которого соединен с вхоас фильтрй, В1ьвсоды первого я «гараго усилителей соешшены с перекту вахзваот контактвмв соответст нно второго и третьего ключатёлей, размыкающий контакт втсцммго переключателя ссёдавен через перв мвсшта6(фукшшй резистор с пер вого операцнонногЧ) усилителя, эвмыкох щий коЕпакт второго дереклоочатепя через першА запоминаюижй элемент свв- зая с входом первого операдисжшн о уси лител1я, зеЁмыкаюший контакт переключателя соещшен Через вто{хэА маса абдрующий резистор с входом втр рого операпиовного усилителя, paaMti. : : -каюший icoBTaKT третьего переключателя ( через второй запоминаюодай элемент связан с взюдом второго операдионного усилителя, второй переменный резистор, один вывод которого соедини с ъхорцум 4юльтра, третий переменный резистор и датчик 1)еменных инт валов, шяход ко торого соедини с управляющими входами перекл10%1телей, о т л и ч & ю щ и йс я TeMt что, с целью расшире жя диапазона «вменения частотной характеристики, дискретный фильтр содержит четвертый и пятый переклкучатели переключающий контакт четвертого переклклЕателя соединен с втр1адм выводом вторсяч) переменного pej rcropa, ражыыкакшшй контакт четвертого переключателя соединен с входом перв(ях} оперависяного усшштеая и с замывающем конфактснл первого переключателя, а замьаЕаю1оаий кс стакт с вхооом второго (жерашонного усилив теля и с размыкающим контактом nei o-го лереклосухателя, ра « ыкаюший коятвкт пятого переключателя х}единен с разэ мыкающим контактом вторсах перевяюNd ;о теля, эамыкаюпоД контакт пятого перевключателя - с замыкающим ка сеагкм ; третьего переключателя, лерекяючаюопй iA ж л -коавпакт пятого переключателя соединен с фвпы, а третий переменшлй j резостор включен между замыкающим и реэмыкаюйшм контактами пятопо переяяаачлуецаь