Преобразователь аналогового сигнала,отображающего движение глаза Советский патент 1984 года по МПК H03K13/02 

Фиг.1 i Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для использования в преобразователях сигналов, отображающих движение глаза и преобразующих сигнал в форму, удобную для записи стандартными регистрирующими приборами, а также может быть использовано в электроиз мерительной технике для преобразова ния аналоговых сигналов, имеющих большой амплитудный диапазон и нера номерный частотный спектр. Известен аналого-цифровой преобр зователь, применяемый в следящем цифровом вольтметре с равномерно ступенчатой отработкой сигнала, со держащий вычитающий блок, преобразо ватель код-напряжение, реверсивный цифровой счетчик и блок управления Недостатком указанного преобразователя является низкая точность. Наиболее близким к изобретению является преобразователь аналогового сигнала, отображающего движение глаза, содержащий вычитающий блок, первый вход которого соединен с вхо ной шиной устройства, компаратор, вход которого соединен с выходной шиной устройства, преобразователь к напряжение, выход которого подключе к второму входу вычитающего блока и счетчик, первый вход которого сое динен с выходом компаратораL2J . Недостатком этого преобразователя также является низкая точность преобразования, обусловленная не одинаковой крутизной кусочно-линейных характеристик преобразования в зонах, так как зависимость аналогового сигнала, отображающего движение глаза, от угла поворота глаза не является линейной. Цель изобретения - повышение точ ности преобразования. Цель достигается тем, что в прео разователь аналогового сигнала, ото ражающий движение глаза, содержащий вычитающий блок, первый вход которо го соединен с вхоД1;ой шиной устройства, компаратор, вход которого сое динен с выходной шиной устройства, преобразователь код-напряжение, выход которого подключен к второму входу вычитающего блока и счетчик, первый вход которого соединен с вых дом компарлтора, пведечии управляемы усилите.,, 7К-мии(11рат(ф, элемент ШШ, блок (1патрчей имгтульгов, миог фазньи , блот; кг М11Лраторов 09 уровней, входы которого подключены к входной шине устройства, а выходы через соединенные последовательно многофазный триггер, блок формирователей импульсов и элемент ИЛИ - к второму входу счетчика, выходы которого через дешифратор подключены к входам преобразователя код-напряжение и входам управления усилителя, сигнальный вход которого подключен к выходу вычитающего блока, а выход - к входу компаратора, при этом установочные входы счетчика и многофазного триггера подключены к шине установки исходного состояния. I На фиг.1 представлена функциональная схема преобразователя аналогового сигнала, отображающего движение глаза/ на фиг.2-4 эпюры, поясняюгдие его работу, где dC - угол поворота глаза, Ui - напряжение на входе устройства, 1/г - напряжение на выходе преобразователя напряжениекод, fj - напряжение на выходе устройства. Преобразователь аналогового сигнала, отображающий движение глаза, содержит вычитающий блок 1, преобразователь 2 код-напряжение, блок 3 компа: раторов уровней, многофазньй триггер 4, блок 5 формирователей импульсов, элемент 6 ИЛИ, счетчик 7, управляемый усилитель 8, дешифратор 9 компаратор 10 входную щину 11 , выходную шину 12 и щину 13 установки исходного состояния. Первый вход вычитающего блока 1 соединен с входной щиной 11 устройства и с входами блока 3 компараторов уровней, выходы которого через последовательно соединенные многофазный триггер 4, блок 5 формирователей импульсов и элемент 6 ИЛИ подключены к второму (счетному) входу счетчика 7, первый (управляющий) вход Которого подключен к выходу компаратора 10, а выходы - через дешифратор 9 соединены с входами преобразователя 2 код-напряжение и входами управления управляемого усилителя 8, сигнальный вход которого подключен к входу вычитающего блока 1, а выход к входу компаратора 10 и выходной шине 12 устройства, а шина 13 установки исходного состояния соединена с установочными пхсхтами мко1П(()ачного триггб ра м и c.jpinFKn 7. Преобразонатель аналогового сигнала, отражающий длижение глаза, работает следующим образом. Согласно фиг.2 зависимость аналогового сигнала (Jjf , поступающего с шины 11 отображающего движение глаза от угла Х поворота глаза не являетс линейной. Для линеаризации характеристики преобразования U i () производится разбиение диапазона преобразования на П. одинаковых зон длиной , /.i-,чтобы погрешность .апроксимации в зонах ие превьпиала допустимой ,0 Q , и на каждой из них характеристика преобразования заменяется прямой линией (фиг.2): u. rAeFCot,,) f (сЦ)-значения многоуголь ной ломаной на границах L -той зоны. Одновременная линеаризация характ ристики преобразования U f С) и формирование желаемой кусочно-линейной характеристики преобразования осуществляется путем вычитания из си нала fi (ei) дискретно меняющегося на пряжения L/г величина которого в пределах зоны dCi равняется вели чине F (tCi) Коэффициент усиления управляемого усилителя 8 устанавливается дискретно при помощи дешифратора 9, чтобы fi.ci-j,+j,V -1м бьт ли одинаковыми во всех зонах. Тогда кусочно-линейная характеристика преобразования принимает вид, показанны на фиг.З. В начальный момент времени to входной сигнал U,, (-t) должен находиться в нулевой зоне, соответствую щей исходному состоянию, и не превы шать ее граничных значений ± 0,5Uq соответствующих i 1° поворота глаза (фиг.Ас ). В этот момент време ни to сигналом с шины 13 счетчик 7 и многофазный триггер 4 устанавливаются в исходное состояние. В исход ном состоянии на выходе преобразоват ля 2 код-напряжение напряжение смещения нулевой оси U2C-C) равно нулю (фиг.4б). В момент времени ti вход ной сигнал ) достигает верхнего предела нулевой зоны (фиг.Аа ), равного 0,5 UT, , и блок 3 компарато ров уровня формирует яа первом выходе импульс, опрокидывающий многофазный триггер 4 в состояние, в котором на его первом выходе имеется высокий уровень, а на остальных - низкий. Под действием высокого выходного уровня многофазного триггера 4 блок 5 формирователей импульсов формирует импульс, который через элемент 6 ИЛИ поступает на счетный вход счетчика 7. Так как выходной сигнал U преобразователя положителен, то компаратор 10 переводит счетчик 7 в режим сложения, и входной импульс суммируется с исходным содержанием счетчика 7. При этом дешифратор 9 меняет коэффициент усиления управляемого усилителя 8 и управляет работой преобразователя 2 код-напряжение, формирующего в момент времени i/t напряжение ) (фиг.45)., равное входному сигналу Уд (-t) в тот же момент времени Ь; . Поэтому выходной сигнал вычитающего блока 1 смещается к нулевому уровню, а запись сигнала переводится из края зоны регистрации в середину. От момента времени ti доТ. входной сигнал UX) находится в первой зоне. В момент времени ti входной сигнал и ti: (фиг.4а), достигает верхнего предела зоны регистрации, и блок 3 компараторов уровня формирует на втором выходе импульс, который переводит многофазный триггер 4 в состояние, в котором на его втором выходе появляется высокий уровень, а на остальных - низкий. Изменение состояния многофазного триггера 4 приводит к формированию блоком 5 формирователей импульса, который проходя элемент 6 ИЛИ, суммируется в счетчике 7 . В момент времени дешифратор 9 устанавливает управляемому усилителю 8 новый коэффициент усиления, а преобразователь 2 код-напряжение вырабатывает выходное напряжение U7(t) (фит-.46), равное входному сигналу (j (-f) в тот же момент времени. Поэтому выходной сигнал вычитающего блока 1 снова смещается к нулевому уровню, а запись сигнала переводится из края зоны регистрации в середину. От момента времени fcz до t входной сигнал находится во второй зоне, момента времени tj - в третьей зоне (фиг.4 а ). Применение биполярной зоны регистрации со средним нулевым уровнем и функциональным смещающим напряжением позволяет избежать переходов из зоны в зону с ыс тотами, спектральные составляющие ко торых не превьппают ширины зоны регис рации. Хотя в моменты времени t , ±f , входной сигнал (1ц (i) равен опорному напряжению и блок 3 компара торов уровня формирует короткий импульс на том же выходе, как и в момент времени Л , однако изменение состояния многофазного триггера 4 не происходит, так как импульсы воздействуют снова на его третий вход. Таким образом,от момента времени fc до 1 переходов из зоны в зону не происходят. В момент времени -t:; входной сигнал U(-tV достигает нижней границы зоны регистрации, и блок 3 компараторов уровня формирует импульс, который поступает на второй вход мно гофазного триггера 4 и меняет его состояние таким образом, что на втором выходе многофазного триггера 4 появляется высокий уровень, а на остальных - низкий. Изменение состояни многофазного триггера 4 приводит к формированию блоком 5 формирователе импульсов импульса, которЪй через элемент 6 ИЛИ поступает на счетный вход счетчика 7. Так как в момент времени Ч.: выходной сигнал Us, отрицателен, то компаратор 10 переводи счетчик 7 в режим вычитания. Поэтому содержимое реверсивного цифрового счетчика 7 уменьшается на одну единицу и выходное напряжение Уз. t) (фиг.4 Л) преобразователя 2 код-напряжение уменьшается на ступеньку (фиг.4сГ) и принимает значение, равное входному сигналу ( в тот же момент времени iqi . Под действием дешифратора 9 коэффициент усиления управляемого усилителя 8 принимает новое значение в момент времени -ЬТаким образом, в момент времени i: запись опять переводится в середину зоны регистрации. Аналогично происходят переходы в моменты времени tg и i:q . Узкая зона регистрации, соответствукидая, например, двум градусам отклонения глаза и определяемая блоком 3 компараторов уровня, ведет релейное слежение за входным сигналом, амплитуда которого во много, раз превьш1ает зону регистрации. Полная амплитуда регистрирукщего сигнала определяется путем подсчета переходов |Из края зоны в середину, причем переходы вниз считаются положительными, а переходы вверх - отрицательными. Для удобства отсвета определенное |число переходов может соответствовать целым градусам. Таким образом, введение блока компараторов уровня, многофазного триггера, блока формирователей импульсов, элемента ИЛИ, дешифратора и управляемого усилителя позволяет повысить точность преобразования за счет получения одинаковой крутизны кусочно-линейной характеристики преобразования в зонах.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АНАЛОГОВОГО СИГНАЛА, ОТОБРАЖАЮЩЕГО ДВИЖЕНИЕ ГЛАЗА, содержащий вычитающий блок, первый вход которого соединен с входной шиной устройства, компаратор, вход которого соединен с выходной шиной устройства, преобразователь коднапряжение, выход.которого подключен к второму входу вычитающего блока и счетчика, первый вход которого соединен с выходом компаратора, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования аналогового сигнала, в него введены управляемый усилитель, дешифратор, элемент ИЛИ,блок формирователей импульсов, многофазный триггер, блок компараторов уровней, входы которого подключены к входной шине устройства, а выходы через соединенные последовательно многофазный триггер, блок формирователей импульсов и элемент ИЛИ - к второму входу счетчика, выходы которого через дешифратор подключены к входам преобразователя кодS напряжение и входам управления усилителя, сигнальный вход которого подключен к выходу вычитающего блока, а выход - к входу компаратора, при этом установочные входы счетчика и многофазного триггера подключены к шине установки исходного состояния. О

Фиг.г

-F(l) -Fldi)

)

цгЛ