Функциональное интегрирующее устройство Советский патент 1980 года по МПК G06G7/18 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в измерительных системах и функциональных преобразоватеяях; Известны интегрирующие преобразователи, состоящие из суммирующего аналогового интегратора в прямом тракте, компаратора и звана обратной связи, выполненного в виде стабилизатора импульса по вольт-секундной площади и состоящего; из схемы интегрирования, пороговой схемы, триггера с двумя аходами и электронного переключателя, коммутирую щего источник постоянного напряжения Недостатком такого устройства является невозможность линеаризации передаточной характеристики устройства в широком дикамич8ско диапазоне. Известны функциональные интеграторы состоящие из интегратора, компаратора, формирователя импульсов обратной связи и ключа, а также сумматора, один вход которого соединен с источником компенсирующего напряжения интегрирующего пр&образователя, второй вход - с источником преобразуемого напряжения, а выход подключен к одному входу переключателя, выход которого соединен с ключом подключения- компенсирующего напряжения к. и тегратору прямо к другому входу через инвертор 2, К недостаткам такого устройства от носятся ограниченные функциональные возможности устройства, ограниченный динамический диапазон, в котором может быть достигнута высокая точность линеаризации передаточной характеристики. Наиболее близким по технической суп ностн к. предложенному является функциональное иигегрирующее устройство, содержащее интегратор, вход которого через ключ подключен к источнику входного сигнала, а выход соединен с одним из входов компаратора, другой вход которого подключен к первому выходу блока управления, а вьгход компаратора является . выходом устройства и связан с одним из 37 входов бпока управления, второй выход .блока управления подключен к ynpaBnjnoшему входу ключа, третий вькод соедине с одним из входов элемента И, другой вход которого подключен к выходу генератора импульсов опорной частоты, а выход связан со счетным входом двоичного счетчика, выход которого соединен с другим входом блока управления и с первыми входами элементов И группы, вторые входы которых подключены к разрядньм вькодам двоичного счетчика, а выходы связаны со входами распределителя, и источник опорного напряжения Гз К недостаткам этого устройства относится большое число участков аппрокси .мации для достижения высокой точности преобразования. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены сумматор,: дополнительный ключ, два переключателя, инверторы, два цнфроаналоговых преобразователя, управляющие аходы которых соединены с выходами распределителя, сигнальные входы цифроаналоговьсс преобразователей подключены соответственно к источнику входного сигнала и Источнику опорного напряжения, а выходы цнфро аналоговых преобразователей соединены со входами генератора импульсов опорной частоты, первый вход сумматора подключен к источнику опорного напряжения, второй вход связан с подвижным контактом первого переключателя, один неподви кный контакт которого непосредственно а другой через первый инвертрр ; подклю чены к источнику преобразуемого напряжения, выход сумматора соединен со ахо дом второго инвертора и с первым неподвижным контактом второго переключа. теля, второй неподвиж-ный контакт кс/горо го подключен к выходу второго инвертора а подвижный контакт переключателя через дополнит ел ьньШ ключ соединен со входом интегратора, причём управляющие входы переключателей и дополнительйотО ключа подключены к соответствующим вь хоДам блока управления. На чертеже приведена структурная схе ма предлагаемого устройства. Функциональное интегрирующее устрой ство содержит сумматор 1, один из аходов которого подключен к источнику опор ного напряжения Х и к одному из аходов первого цифроаналогового преобразователя 2 один из входов второго цифро3аналогового преобразователя 3 связан со входом устройства а его управляющий аход соединен с одним из выходов распределителя 4, другой выход которого подключен к управляющему входу цифроаналогового преобразователя 2, а выхо ды обонх цифроаналоговых преобразоваелей подключены к соответствующим аходам генератора 5 импульсов опорной частоты, другой аход сумматора 1 соединен с выходом первого переключателя 6, один из входов которого прямо другой через первый инвертор 7 связаны со входом устройства к с одним из ахоаов первого ключа 8, выход сумматора 1 соединен со аходом второго инвертора 9 и с одним из входов второго переключателя О, apyf гой вход которся о связан с выходом инвертора 9, а выход подключен к одному из входов допопнитального ключа II, выход которого связан со входом интегратора 12 и с выходом ключа 8, выход интегратора соединен с одним из входов компаратора 13, другой вход которого связан с первым выходом блока 14 управления а выход подключен к первому входу блока управления, другой выход которого связан с управляющим аходом переключателя 10, а четвертый выход подключен к одному из входов элемента 15 И, другой вход которого связан с выходом генератора 5 импульсов опорной частоты, а выход подключен к счетному . входу двоичного счетчика 16, основной выход которого соединен со вторым аходом блока управления и с одним из аходов группы элементов 17 И, другой вход которых связан с разрядными вьсходами двоичного счетчика 16, а вьрсоды подключены к соответствующим аходам распределителя 4, Работа устройства заключается в следующем. Бл(Ж 14 управления дает сигнал начала измерения. При этом оггкрьюается ключ 8, посредством чего аходное напряжение X от источника преобразуемого напряжения поступает на аход интегра.тора 12, одновременно с этим из блока управления приходит разрещение на эл&мент 15 И на прохождение импульсов генератора 5 импульсов опорной частоты на счетный вход двоичного счетчнка 16 Ли««иное увеличение выходного напряжения нктегратора 12 продолжается в течение первого такта двоичного интегрирования, т. е. времени т / 57 где N - емксхп-ь двоичного счетчика 12 - частота импульсов, запапн5поща счетчик в первом такте двойно го интегрирования. В момент переполнения двоичный счет чик обнуляется и вьщает сигнал конца первого такта в блок управления, при это закрьюается ключ 8 и открьшается ключ 11, переключатель 1О устанавливается по сигналу из блока управления в такое положение, чтобы компенсирующий сигнал поступающий через ключ 11 на аход интегратора, имел полярность противоположную входному сигналу. На протяжении вт рого-тдата в двоичном счетчике накапливеется количество импульсов, пропорциональное входному сигналу X iJiL.« 4ii 1 где f« - частота импульсов, заполняющих . двоичный счетчик во втором такте двойного интегрирования; Х.- величина компенсирующего Наличие на одном из входов сумматора 1 переключателя 6 и инвертора 7 позволяет получить на его. выходе компенсирующий сигнал вида Х, . feeдение двух цифроаналоговых преобразователей 2 и 3 в каналах опорного и преоб- разуемого сигналов, управляемых согласно заданному алгоритму с выходов распределителя 4 и воздействующих своими выходиы |О1 аналоговыми сигналами на соответствующие входы генератора 5 импульсов опорной частоты, позволяет получать выходную частоту импульсов генератора, находящуюся в функциональной зависимости от величины опорного и преобразуемого сигналов как в первом, так ц во втором тактах двойного интегрирования. Таким образом, во втором такте двойного интегрирования в зависимости от состояния счетчика 16 включаются последовательно элементы И группы 17, соответствующие участкам аппроксимации передаточной функции устройства,В с ответствии с эТим изменяется частота иМпульров генератора 5 импульсов опорной частотьи Интегрирующее устройство позволяет моделировать квадратичный и кусочноквадратичный характер передаточной функции устройства с независимой регулиров036Х, т. кой коэффициентов при X и передаточную функцию вида: Кроме того, при помопщ такогю интегрирующего устройства могут быть смоделированы передаточные фушшии, в котс ых коэффициенты при различных степеH5IX X могут регулироваться независимо друг от друга. Моделирование передаточных функций позволяет расширить функциональные возможности интегрирующих устройств, уменьшить число участков аппроксимации, и, тем самым, повысить точность функцио йальных интегрирующих устройств. Формула изобретения Функциональное интегрирующее устройство, содержащее интегратор, вход которого через ключ подключен к источнику входного сигнала, а выход соединен с одним из входов компаратора, другой аход которого подключен к первок выходу блока управления, а выход компаратора является вьрсодом устройства и связан с одним из аходов блока управления, второй вькод блока управления подключен к управляющему входу ключа, третий вькод соединен с одним из аходов элемента И, другой аход которого подключен к выходу генератора импульсов опорной частоты, а выход связан со счетным входом двоичного счетчика, вькод которого соединен с другим входом блока управления и с первыми входами элементов И группы, вторые входы которьк подключены к разрядным выходам двоичного счетчика, а вькоды связаны со входами распределителя, и источник опорного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, преобразования, в устройство введены сумматор, дополнительный ключ, два переключателя, инверторы и два цифроаналоговьк преобразователя, управляющие входы которьк соединены с вькодами распределителя, сигнальные входы цифроаналоговьк преобразователей подключены соответственно к источнику входного сигнала и источнику опорного напряжения, а вькоды цифроаналоговьк преобразователей соединены, со входами генератора импульсов опорной частоты, первый аход сумматора подключен к источнику опорного напряжения, второй вход Щ, fcl-..4 V 4. %4., ,73 связан с подвижный контактом первого перь;оиочатвля, один неподвижный контакт которого непосредственно, а другой через первый инвертор подключены к источнику преобразуемого напряжения, выход сумматора соединен со входом вто-. рого инвертора и с первым неподвижным коыгактом второго переключателя, второй неподвижный контакт которого подкгаочен к выходу второго инвертора, а подвижный контакт переключателя через дополнительный ключ соединен со входом интеграто3ра, причем управляющие входы переключателей и дополнительного ключа подключены к соответствующимвыходам блока управления. -Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 222533, кл. Q 06 G 7/18, 1967. 2.Патент Англии № 1355174, кл. G 4 G, опублик. 1971. 3.Авторское свидетельство СССР № 4442О4, кл. Q Об G 7/18, 1973.