Частотно-импульсное вычиттающее устройство Советский патент 1978 года по МПК G06G7/14 

(54) ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНОЕ ВЫЧИТАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах уп равления электроприводами, в частности в регуляторах соотношения частот, скоростей. Известно устройство для получения разности двух частотных последователь ностей в виде аналогового сигнала, ко торое содержит два стандартизатора амплитуды, выходами подключенных к вх дам импульсных преобразователей, выходы последних соединены с входами разностного усилителя . Основным недостатком устройства яв ляется его высокая инерционность. Известно также устройство для опре деления разности частот, содержащее два входных триггера, выходы которых подключены к соответствующим входам элементов И, триггер восстановления, выходной триггер и элементы И-НЕ. Однако это устройство отличается конст,руктивной сложностью, определяемой необходимостью дополнительного выделе НИН разностной частоты и преобразованиг: ее в аналоговый- сигнал 2 . Прототипом изобретения является ча тотно-импульсное вычитающее устройств содержащее интегратор,компаратор подключенный первым входом к выходу источника опорного напряжения,переключатель полярности, управляющие входы которого соединены с выходами триггера, первый вход последнего подключен к первому входу устройства, и выходной усредняющий фильтр З . Это устройство характеризуется узкими функциональными возможностями, так как устройство формирует выходной сигнал от разности сигналов, заданных частотой импульсов и напряжением постоянного тока и требует для представления второго входного сигнала в частотно-импульсной форме введения дополнительного преобразователя формы сигнал, устройство также не позволяет формировать выходной сигнал, пропорциональный.относительной разности входных частот. Кроме этого, устройство обладает пониженной точностью, так как на его выходе установлен фильтр, который может обеспечить малый коэффигциент пульсации выходного напряжения устройства только при определенном соотношении параметров фильтра и выходной импульсной последовательности. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности работы устройства.

Достигается это тем, что в устройство, содержащее интегратор, компаратор; 1годключенный первым входом к выходу источника опорного напряжения,

и переключатель полярности,управляющие входы которого соединены с выходами триггера, первый вход которого подключен к первому входу устройства, введены дополнительно переключатель полярности, Т1жггер, формирователь, элемент .задержки, выпрямитель, элементы И и , фиксатор уровня и преобразователь частоты в напряжение, вход которого соединен с вторым входом устройства, вторым входом основного ТРИГГера и счетным входом дополнительного триггера, а выход преобразователя частоты в напряжение соединен с сигнальным входом основного переключателя полярности, подключенного выходом к сигнальному входу дополнительного переключателя полярности, соединенного выходом с входом интегратора, выход которого подключен к сигнально.лу входу ключа и через выпрямитель - к второму входу компаратора, подключенного выхо дом через элементы НЕ к первому входу Элемента И, соединенного вторым входом с выходом формирователя и через элемент задержки - с входом сброса ин тегратора, а выход элемента И подключей к управляющему входу ключа, соединенного выходом с входом фиксатора уровня, причем выходы дополнительного триггера соединены соответственно с управляющими входами дополнительного переключателя полярности и с входом формирователя, На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаг раммы его работы, Устройство содержит преобразователь 1 частоты в напряжение, выход которого подключен к сигнальному входу переклю чателя полярности 2, управляющие входы которого подсоединены к выходам триггера 3, причем один вход триггера подключен к входу j устройства и к входам преобразователя 1 и триггера 4, а второй вход триггера - к входу „ устройства,, Выход переключателя 2 полярности через переключатель полярности 5 соединен с входом интегратора 6, выход которого подключен к сигнальному вхоД ключа 7 и через выпрямитель 8 - к вхо ду компаратора 9. Выход компаратора через элемент НЕ 10 подсоединен к первому входу элемента И 11, соединен ного вторым входом с выходом фогмирователя 12 и чзрез элемент задержки l-Jс входом сброса интегратора 6, Второй вход компаратора 9 подключен к источнику опорного напряжения 14, Выход элемента ИИ подключен к управляющему входу ключа 7, соединенного выходом с входом фиксатора уровня 15.

Выходы триггера 4 соединены соответственно с управляющими входами переключателя полярности 5 и с входом формирователя 12.

В устройстве реализуется известное соотношение

АЧ 2ff/ui-.dt, о

где uf - фазовый сдвиг между входными частотами;

ij- () - разностная частота входных частотно-импульсных сигналов.

Причем интегрируется ЛЧд - приращение сдвига по фазе между входными частотами за каждый интервеш измерения TH, 2Ti;

ЛТ,.2Л

, где ДТд- эквивалентное приращение сдвига во времени. дТэ (Ti-T2)Af-TfTj, где Т, I ; Т J. Il Т На выходе устройства в момент поихода каждого нечетного импульса из последовательности - формируется конечное значение интеграла от сигнала U с преобразователя 1 за время э, которое фиксируется на 2Т в фиксаторе 15: Ubb,x ru,dtK-f,.T,-ra-M - Таким образом формируется выходной аношоговой сигнал, пропорциональный разностной относительной частоте входных импульсных последовательностей с коэффициентом пульсации,близким к нулю. Причем получаемая информация имеет запаздывание, не привышаюшее i iУстройство работает следующим образом. На входы преобразователя 1, триггеров 3 и 4 подается частотно-импульсная последовательность f, а на второй вход триггера 3-последовательно fj (см. фиг. 26). При этом сигнсшы с выходов л V 6 основного триггера 3 (см. фиг, 2в, г) поступают на управляющие входы переключателя полярности 2, Выходное напряжение преобразователя 1 равно .-fi . На выходе переключателя 2 формируется напряжение U2(cM. фиг. 2д), причем Uj, /Ui/, Одновременно на выходах а и (f триггера 4 формируются последовательности рямоугольных импульсов(см. фиг. 2е, ж) поступают на управляющие входы пееклк чателя полярности 5, выходное апряжение Us которого (см. фиг. 2з) одается на вход интегратора 6. Прямоугольные импульсы с выхода Б риггера 4 П(хгтупают через формирователь 12, укорачивающий их до малой длительности Cj, к второглу входу элемента И il и через элемент задержки 13 (на время Г2,фиг. 2и) к входу сбро са интегратора б, обеспечивая периоди ческий форсированный разряд интегратора до нуля каждые два периода Т,), т. от нечетных импульсов из последовател ности j. На выходе интегратора 6 формируется напряжение tTg (см.фиг. 2к) . В тех случаях, когда напряжение J а момент прихода нечетного импульса fi не превьйиает ЕО„, на выходе элемен та И 11 фop лиpyeтcя единичный импульс длительностью Tj,обеспечивающий кратковременное замыкание ключа 7, Пр этом производится замер конечного зна чения Ug интеграла (см.фиг. 2л) и ег запоминание в фиксаторе уровня 15 (см. фиг. 2м) . Однако в зоне фазового сдвига между входными частотно-импульсными сигналамиAf-aJT-K, (при К 1,2 ...п) возможен кратковременный §сплеск производной. Тогда напряжение Ug с выхода выпрямителя 8 и -/и-д/ Е„„ и компаратор 9 срабатывает, на его единичный выходе появляется нал, а на выходе элемента НЕ 10-нулевой сигнал, который поступает на первый вход элемента И 11. В этом случае на выходе элемента И 11 не формируется единичньйЗ импульс, ключ 7 не замыкается и на фиксаторе 15 остается ранее зафиксированный сигнал (см. пунктирную линию на фиг. 2м). Таким образом устройство преобразует разностную частоту от входных частотно-импульсных сигналов в пропорциональный относительный разностный сигнал с коэффициентом пульсаций, близким к нулю, и запаздыванием информации в 2тj. Формула изобретения Частотно-импульсное вычитающее устройство;, содержащее интегратор, компаратор, подключенный первым входом к выходу источника опорного напряжения, и переключатель полярности, управляющие входы которого соединены с выходами триггера, первый вход которого подключён к первому входу устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности работы устройства, в него дополнительно .введены переключатель полярности, триггер, формирователь, элемент задержки, выпрямитель, элементы И и НЕ, ключ, фиксатор уровня и преобразователь частоты в напряжение, вход которого соединен с вторым входом устройства, вторым входом основного триггера и счетным входом дополнительного триггера, а выход преобразователя частоты в напряжение соединен с сигнальным входом основного переключателя полярности, подключенного выходом к сигнальному входу дополнительного переключателя полярности, соединенного выходом с входом интегратора, выход которого подключен к сигнальному входу ключа и через выпрямитель - к второму входу компаратора, подключенного выходом через элемент НЕ к первому входу элемента И, соединенного вторым входом с выходом формирователя и через элемент задержки - с входом сброса интегратора, а выход элемента И подключен к управляющему входу ключа, соединенного выходом с входом фиксатора уровня, причем выходы дополнительного триггера соединены соответственно с управляющими вxoдa щ дополнительного переключателя полярности и с входом формирователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Карпов Р.Г., Техника частотноимпульсного моделирования, Мшииностроение, М., 1969, с, 58. 2.Авторское свидетельство СССР № 377799, М. О- 7/14, 1971. 3j Авторское свидетельство СССР № 427467, М., кл & 06 G. 7/14 1972,

Ui

4Z

-Ji №.

йыы9

s

15

I

Wtf

10

в

t

i

in