Способ преобразования скорости изменения аналогового сигнала в широтноимпульсный сигнал Советский патент 1980 года по МПК H03K7/08 G06G7/18 

(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ АНАЛОГОВОГО СИГНАЛА В ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ Изобретение относится к контрольно измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического регулирования. Известен способ преобразования скорости изменения сигнала в один из видов электрических сигналов, которьгй включает три основных операции полу чение отсчетов сигналов в дискретные моменты времени, хранение полученных значений в интервале времени между отсчетами, определение значения и . знака разности между запомненньам и текущим значениями сигнала 1, Недостатками способа и устройств/ регшизующих- его, является относитель но высокая сложность, низкое быстродействие и точность, объясняемое необходимостью коммутации и запомина , аналоговых сигналов, Известен также способ преобразования скорости изменения аналогового сигнала в широтно-импульсный сигнал, включающий операции формирования образцового сигнала пилообразной формы, сопоставления исследуемого сигнала с образцовым 2. . В известном способе приращение сигнала вьаделяется на фоне значитель ной постоянной составляющей, преобСИГНАЛразование которойво временной интервал занимает основную часть периода преобразования и, следовательно, сокращает точность и снижает быстродействие преобразования. Другим недостатком является то, что теряется информация о знаке производной. Цель изобретения - повышение точности и йлстродействия преобразования скорости изменения сигнала во временной интервал. Для достижения указанной цели в способе преобразования скорости изменения аналогового сигнала в широтноимпульсный сигнал, содержащем операции формирования образцового сигнала, сопоставления исследуемого сигнала с образцовым, образцовый сигнал в начале цикла преобразования увеличивают с постоянной скоростью до величины, превышающей исследуемый сигнал на некоторую незначительную постоянную величину, момент достижения образцовым сигналом этой величины определяют сопоставлением его с исследуемым сигналом, после этого образцовый сигнал уменьшают с той же скоростью до величины меньшей исследуемого сигнала на .незначительную постоянную величину. В момент выполнения этого

словия, который контролируют сопоставлением исследуемого сигнала с бразцовым, завершается цикл пре- i бразования, фронты широтно-импульсого сигнала формируют в моменты зменения направления образцового игнала.

На фиг.1 изображена блок-схема стройства, реализующего предлагае1ЛЙ способ; на фиг.2 - диаграммы реобразования скорости изменения аналогового сигнала в широтно-импульсный.

.В состав устройств входят блок 1 сопоставления исследуемого сигнала с образцовым, блок 2 формирования образцового напряжения, блок 3 выеления д tn и знака приращения (производной).

Для исключения из результатов преобразования постоянной составляюей в качестве начала отсчета используется сам исследуемый сигнал Y(t).

Цикл преобразования осуществляется в два такта, длительности которых характеризуют широтно-импульсный сигнал (ШИС). Начало первого такта является концом предыдущего цикла преобразования и характеризуется достижением образцового сигнала X(t),.значение которого меньше исследуемого на незначительную постоянную величину (Ь), которая соизмерима с порогом срабатывания сравнивающих устройств.

Моменты выполнения этого условия на фиг.2 отмечены ; t,;. . . t. Начиная с этих моментов, x(t) нарастает с постоянной скоростью до значения,превышающего y(t) на постоянную величину (а) того же порядка, что и (Ь). Моменты достижения этого условия, обозначенные ttt , tn,.(. .,, фиксируют окончание первого такта. Очевидно, что чем выше скорость нарастания y(t), тем длительней первый такт.

В конце первого такта направление образцового сигнала именяют на противоположное, чем обеспечивается возможность измерения отрицательных производных. Окончание второго такта заверщается достижением нижней границы и обозначено t«.-i , tn,.. .

В.результате цикла преобразования получен ШИС, отражающий величину и направление изменения сигнала.

Описанная последовательность операций может быть сведена к двум уравнениям

YaH-i)-b +k U;t-tn-i)y(tV)a- fl) y(tHUa-k(tK-tk)y(tn)-b, (Z)

где a, b - постоянные величины, характеризующие верхнюю и нижнюю границы;

- коэффициент, характеризующий скорость изменения образцового сигнала. (1) и (2) следует, что

iy(U)-y(tH.i)(t;-tH-i)-k(tH-t;)i (3)

где

дУ гКйЬ;

(Ы-1)-У(Ьн); , utn Un-tH-i)-(tn-tn) .

Знак приращения и у определяется знаком uty „ Из фиг.2 видно, что для

j

возрастающей функции t

H-t

и.

t« - ttt. для убывающей наоборот.

а для y(t) const

ri n-t t - t.

t

И- -tl.

Решая (1) и (2) относительно Т t| - считая производную

у (t) ky

находим - а Ь

«.ttt-t At,f f -A4- -CL + Ь

tn U - Д t;.+ ky , (,.

.t.-|,,r-sb-,-.&

Выражения (3) и (4) наглядно отражают связъ скорости изменения исследуемого сигнала с ШИС, полученного в предлагаемом способе.

Формула изобретения

Способ преобразования скорости изменения аналогового сигнала в широтно-импульсный сигнал, содержащий операции формирования образцового сигнала, сопоставления исследуемого сигнала с образцовым, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия преобразования, образцовый сигнал в начаде цикла преобразования увеличивают с постоянной скоростью до величины, превышающей исследуемый сигнал на

Постоянную величину, момент достижения образцовым сигналом этой величины определяют сопоставлением его с исследуе1 ым сигналом, после этого образцовый сигнал уменьшают с той

же скоростью до величины меньшей исследуемого сигнала на постоянную величину, в момент выполнения этого условия, который контролируют сопоставлением исследуемого сигнгша с образцовым, завершается цикл преобразования, фронты широтно-импульсного сигнала формируют в моменты изменения направления образцового сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Авторское свидетельство СССР №525118, кл. G 01 G 7/18, 1975.

2. Темников Ф.Е., Славинский В.Л. Математические развертывающие системы, М., Энергия , 1970, с. 23

(прототип).

tnY ; t«.i ... t vj .

1 h П П П I

Ш,