Устройство для дифференцирования Советский патент 1976 года по МПК G06G7/18 G06G9/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИРОВАНИЯ

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в адаптивных системах управления и специализированных вычислительных машинах для дифференцирования медленно меняющихся сигналов. Известно устройство для определения частной производной ij, в котором выделяется величина, пропорциональная приращению за некоторый интервал времени, состоящее из дифференцирующего усилителя, выход которого связан со входом интег рирующего усилителя, ацепи обратных связей обои усилителей шунтируются контактами реле. Недостатками такого устройства при использовании его в системах с медленно меняющимися сигналами являются малое время дифференцирования и запоминания на усилителях с конденсаторами из-за растущих со временем ошибок; инерционность устройства из-за того, что выходной сигнал формируется на интегрирующем усилителе; сложность устройства, так как оно содержит два усилителя и два реле, которые необходимо коммутировать в разное время. Известно также устройство 2j содержащее уси литель-ограничитель с резисторами, блок памяти на магнитном сердечнике, ключ, генератор-компаратор, детектор и фильтр. Однако такое устройство имеет сложную схему, так как функции усилителя и компаратора в нем не совмещены. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является аналоговое устройство з , которое содержит усилитель, вход которого соединен через входной масштабирующий резистор со входом устройства, а через резистор обратной связи с выходом устройства и с нормально замкнутым контактом переключателя. Кроме того, в состав устройства входит запоминающий блок на магнитном сердечнике с обмотками записи, считывания , смещения и обратной связи и выпрямитель. Недостатками указанного устройства являются чувствительность к высокочастотным помехам входного сигнала в режиме записи и сложность устройства, заключающаяся в том, что выходной сигнал представлен в широтно-импульсном коде и нуждается в детектировании, при записи сигнала необходимо коммутировать цепь записи каждые П полупериодов, либо повышать частоту Ш1тания запоминающего блока, необходимо иметь несколько питающих напряжений для обмоток питания. считьтания и смещения, необходим вьшрямитель в цепи обратной связи усилителя. Цель изобретения - повышение помехозащищенности и упрощение устройства. Это достигается тем, что в дифференцирующее устройство введены электрохилоиескщ цодулятор света и согласующий элемент, включенные последовательно между шиной нулевого потенциала и нормально разомкнутым контактом ререключателя, компенсирующий и рабочий фоторезисторы, одни выводы которых соединены с разнополярными выводами соответствующих источников опорных напряжений, а другие выводы связаны со входом усилителя постоянного тока, и источник света, оптически связанньш с компенсирующим фоторезистором непосредственно, а с рабочим фоторезистором через электрохимический модулятор света. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит усилитель 1 постоянного тока, входной масппабирующий резистор 2, резистор обратной связи 3, переключатель 4, электрохимический модулятор света 5, компенсирующий фоторезистор 6, согласующий элемент 7, рабочий фоторезисгор 8,источник света 9. Входом дифференциатора является клемма входного масштабирующего резистора 2,а выходом - клемма резистора обратной связи 3, подключенная к выходу усилителя 1. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии переключатель 4 находится в нормально замкнутом положении, ко входу устройства подключен сигнал, подлежащий дифференцированию. В режиме записи переключатель 4 переводится в нормально разомкнутое положение. На выходе усилителя 1 образуется сигнал ошибки, величина и знак которого определяются предьщущим сигналом, записанным в электрохимический модулятор света, и сигналом со входа устройства. В контуре записи обеспечивается отрицательная обратная связь. Под действием управляющего напряжения электрохимический модулятор света 5 изменяет свою оптическую плотность, а рабочий фоторезистор 8 изменяет свою проводимость. В результате этого изменяется ток во входной цепи операционного усилителя 1. Согласующий элемент 7 собран из нескольких диодов и резисторов и служит для согласования режимов электрохимического модулятора света 5 с операционным усилителем 1. По окончании записи переключатель 4 переводится в нормально замкнутое положение. В результате изменения входного сигнала на выходе устройства вьщеляется сигнал ,W--nuiW U(ii), при t,t4 t./, LM,2... -( - - где Li(i) -текущее значение входного сигнала; (I (t,)-значение входного сигнала, записанное в электрохимическом модуляторе света 5 в момент вр мени tj; k- коэффициент передачи усилителя 1. Через время т tj -tj операция перезаписи повторяется. Проводимость компенсирующего фоторезистора 6, освещаемого тем же источником света 9, выбирается в середине диапазона изменения проводимости рабочего фоторезистора 8, что дает возможность при соответствующем выборе питающих напряжений -U(,i и +Uoj записывать сигналы любой полярности. Устройство благодаря наличию согласзтощего элемента 7 и исполнению электрохимического модулятора света 5 с компенсирующим фоторезистором 6, обладает рядом преимуществ. В режиме записи он нечувствителен к помехам, содержащимся во входном сигнале, так как электрохимический модулятор света 5 фильтрует их,являясь интегратором записьтаемого сигнала. При высокой точности записи устройство для дифференцирования позволяет получать значения приращений с погрешностью - 1% для входных сигналов с периодом от 10 до 24 ч и более. Устройство существенно упрощено за счет того, что переключатель при записи срабатьшает только один раз, выходной сигнал в детектировании не нуждается, а для питания всего устройства используется постоянное напряжение лишь от двух источников питания. Описанное устройство внедряется в системе автоматической оптимизации процесса алкилирования. Оно входит в состав операщюнного блока макета устройства управления адаптивной системой /УУАС/. За счет автоматической оптимизации процесса ожидаемый экономический эффект от внедрения УУАС по сравнению с ранее использовавшимся устройством составляет 80 000 рублей в годФормула изобретения Устройсгво для дифференцирования, содержащее усилитель постоянного тока, вход которого соединен через входной масштабирующий резистор со входом устройства, а через резистор обратной связи с выходом устройства и с нормально замкнутым контактом переключателя, отличающееся тем, что с целью повьщ1ения помехозащищенности и упрощения устройства, в него введены электрохимический модулятор света и согласующий элемент, включенные последовательно между шиной нулевого потенциала и нормально разомкнутым контактом переключателя, компенсирующий и рабочий фоторезисторы, одни выводы которых соединены с разнополярными вьшодами соответствующих введенных источников опорных напряжений, а другие вьшоды связаны со входом усилителя постоянного тока, и источник света, оптически связанный с компенсирующим фоторезистором непосредственно, а с рабочим фоторезистором через электрохимический модулятор света. 5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе; 1.Авт.свид. СССР N 298925, кл. G 06 g 7/18 1970 г. 2.Корн Г., Корн Т. Электронные аналоговые и5

Vg. 6 аналого-цифровые вьмисяительные машины, Часть 2. Мир, М., 1968 3. Розенблата М.А. Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники. Наука, М., 1974г., (тр. 600-601.