Усредняющий преобразователь

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем преобразования сигналов обеих полярностей. Устройство содержит интеграторы 1 и 2, источник 3 опорного напряжения, первый компаратор 4, входной ключ 8, двухпозиционный электронный ключ 9, входные шины 16 и шины 17 синхронизации . Для достижения поставленной цели в него дополнительно введены, . второй и третий компараторы 5 и 6, аналоговое запоминающее устройство 7, инвертор 10, логические элементы ИЛИ 11 и И 12, триггер I3, регистр 14 временного интервала и регистр 15 знака. Инвертор 10 и компаратор 6 обеспечивают работоспособность устройства при условии, когда на выходе интегратора 1 формируется отрицательное напряжение. При этом на регистраторе 15 отображается знак - что соответствует отрицательной величине среднего сигнала. Ил. 2. с S . (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (5D 4 С 01 P 19/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3647032/24-21 (22) 27.09.83 (46) 15.05.86. Бол. Ф 18 ,(71) Куйбьппевский ордена Трудового

Красного Знамени авиационный институт им. акад. С.П.Королева (72) В.А.Медников и А.Н.Порынов (53) 621.317.7 (088.8) (56) Справочник по нелинейным схе— мам/ Под ред. Д.Шейнголда. М.: Мир, 1977, с.!16-117, фиг. 2,3,12 °

Авторское свидетельство СССР

У 1167512, кл. G 01 Е 19/02, 27.12,82. (54) УСРЕДНЯЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем преобразования сигналов обеих полярностей. Устройство. содержит интеграторы 1 и 2, источник 3 опорного напряжения, первый компаратор 4, входной ключ 8, двухпозиционный электронный ключ 9, входные шины 16 и шины 17 синхрони- зации. Для достижения поставленной цели в него дополнительно введены,, второй и третий компараторы 5 и 6, аналоговое запоминающее устройство 7, инвертор 10, логические элементы

ИЛИ 11 и И 12, триггер 13, регистр

14 временного интервала и регистр 15 знака. Инвертор 10 и компаратор 6 обеспечивают работоспособность устройства при условии, когда на выходе интегратора 1 формируется отрицательное напряжение. При этом на ре— гистраторе 15 отображается знак что соответствует отрицательной величине среднего сигнала. Ил. 2.!

2314

Изобретение относится к электроизмерительной технике.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем обеспечения преобразования сигналов обеих полярностей, На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь содержит первый I(I интегратор 1, второй интегратор 2, источник 3 опорного напряжения, подключенный к общей шине, первый компаратор 4, первый вход которого подключен к выходу интегратора 1, второй 1!I вход — к выходу интегратора 2, второй компаратор 5, первый вход которого подключен к общей шине, второй вход-к выходу интегратора 2 и к второму

I входу третьего компаратора 6, ана- 2О логовое запоминающее устройство 7, вход которого соединен с ыходом интегратора 2, входной электронный ключ 8, выход которого соединен с входом интегратора 1, двухпозиционный " электронный ключ 9, первый вход которого соединен с выходом устройства 7, второй вход — с выходом источника 3, а выход — с входом интегратора 2, инвертор 10, включенный 30 между выходом интегратора 1 и первым входом компаратора 6, элемент

ИЛИ 11, первый вход которого подключен к вьгходу компаратора 4, второй вход — к выходу компаратора 6, а выход — к первому входу элемента И 12, второй вход которого соединен с выходом компаратора 5, третий вход— с инверсным выходом триггера 13, а выход — с первым входом регистратора 4!!

14 временного интервала, второй

ВхОд котОрОгО пОдключен к прямому вьгходу триггера 13 и к входам сброса интеграторов 1 и 2, регистратор 15 знака, первый вход которого подключен к выходу компаратора 4, второй вход — к выходу компаратора 6, вход ключа 8 соединен с входной шиной 16, управляющие входы ключей 8 и 9 и устройства 7, а также второй вход триггера 13 соединены с шиной 17 синхронизации, первый вход триггера

13 соединен с шиной 18 запуска.

Аналоговое запоминающее устройство 7 выполнено на конденсаторе 19 и ключе 20, вход, выход и управляющий вход ключа 20 образуют соответственно вход, выход и управляющий

60 2 вход ус"..ройства 7, конденсатор 19 подключен между выходом ключа 20 и общей шиной.

Преобразователь работает следуюи,им образом.

В исходном сбстоянии на шине 17 синхронизации и шине 18 запуска установлены напряжения- нулевого уровня.

В результате этого электронный ключ 9 находится в первом состоянии, при котором его выход скоммутирован с первым информационным входом 1я (фиг„1). Электронный ключ 8 разомкнут, В момент времени t<, характеризующий конец стадии подготовки к измерению, на шину 18 запуска поступает сигнал уровня логической единицы (фиг,25), который подается на первый вход триггера 13.

При этом триггер !3 взводится и с момента t на его прямом выходе устанавливается уровень логической единицы (фиг. 25), поступающий .на входы сброса интеграторов 1 и 2 и регистратора 14 временного интервала.

В результате этого выходные напряжения интеграторов сбрасываются до нулевого уровня, а показание индикатора 14 обнуляется.

В момент времени t íà шину 17 синхронизации устройства подается управлявший импульс уровня логической единицы (фиг.2 ), который поступает на управляющие входы электронных ключей и 9, аналогового запоминающего устройства 7, а также на второй вход триггера 13; В течение действия управляющего импульса длительностью Т = t< — С,,электронный ключ

9 с момента t,. переключается во второе состояние, при котором его выход соединяется с его вторым информационным входом 2 ; электронный ключ 8 замыл<:ается, в результате чего информационный вход интегратора 1 подключается к входной шине 16 устройства, а триггер 13 с момента t< сбрасывается, от чего уровни напряжения на его выходах меняются на противоположные (фиг.2 6, момент t, ). Под действием сигнала на управляющем входе аналоговое запоминающее устройство 7 обеспечивает равенство потенциалов на первом информационном входе электронного ключа 9 и на выходе интегратора. 2.

1231460

Ч„= Ved t. а (5) 4-1 г г

Uoq где К = г (2) 25

U(t2 Кг где А = —-Ог (8) U(tã ) A(t г) (-9 ) Пвх, Пвх (3) 40

Состояния сброса с интеграторов

I и 2 и регистратора 14 снимаются.

При этом с момента t, исследуемый сигнал V, поступая с входной шины !6 устройства на вход интеграто- ра 1, интегрируется последним, в результате чего напряжение на выходе интегратора 1 изменяется согласно

1 о где — постоянная интегрирования интегратора 1; 15 — время, отсчитанное от момента й,.

Напряжение на выходе интегратора

2 с момента t изменяется линейно (фиг.2 ).в соответствии с выражением Zo

1, где с — йостоянная интегрирования г интегратора 2;

Б — величина напряжения источника опорного напряжения 3.

Напряжение с выхода интегратора

1 поступает на вход компаратора 4 и через инвертор 10 — на вход компаратора 6.

Напряжение с выхода интегратора

2 поступает на вторые входы компараторов 4, 5 и 6.

При выполнении условий на выходах компараторов 4 и 6 появляется напряжение уровня логического нуля (фиг.2e), а на выходе компаратора 5 — напряжение уровня логической единицы.

По окончании действия управляющего импульса на шине 17 устройства, а следовательно, и на управляющих входах электронных ключей 8 и 9 аналогового запоминающего устройства 7 в момент t, электронный ключ 9 с момента t переключается в первое состояние, электронный ключ 8 размыкается, а аналоговое запоминающее устройство 7 переводится в режим хранения выходного напряжения, что обеспечивается размыканием электронногг ключа 20. При этом потенциал конденсатора 19 сохраняется неизменным.

В момент t напряжение V на выходе интегратора 1 равно значению интеграла напряжения сигнала V за время усреднения

Т

"г) = „- Чзд = К," Чц, (4) а где К, = „- — коэффициент пропорциоа нальности;

Напряжение U на выходе интегратора 2 в момент t определяется величиной

П(й ) = U.dt = — =.КТ, (6)

По г а, коэффициент пропорциональности.

С момента t напряжение интегратора

2 изменяется согласно

U(t > йг) = U(t2) A(t té)х,(7) В момент t3 напряжения на входах компаратора 4 сравниваются в последующие момент времени напряжение на е го выходе устанавливается равным уровню логической единицы и поступает на вход элемента ИЛИ I I u первый вход р ег ист рато р а 1 5 знака .

При этом н а выходе элемента ИЛИ I l u с момента t> формируется напряжение уровня логической единицы, поступающе е на вход элемента И 1 2, на выходе которой с момента t формируется импульс напряжения уровня логической единицы (так как на втором и третьем входах этой схемы действуют импульсы напряжения уровня логической единицы соответственно с выхода компарато" ра 5 и с инверсного триггера 13), который поступает на информационный вход регистратора 14 временного интервала. Напряжение интегратора 2 после момента t> продолжает линейно

123124бО уменьшаться и в момент времени напряжения на входах компаратора 5 сравниваются

V(t„) = О = U(tã) — А (t 4 t ) 2 (10) в последующие моменты времени напряжение на выходе компаратора 5 устанавливается уровнем логического нуля.

В результате с момента и на выходе схемы И 12 устанавливается напряжение уровня логического нуля.

При этом длительность сформированного на выходе схемы И 12 импульса напряжения 4 t32 зафиксированного регистратором 14 временного интервала, определяет величину, пропорциональную среднему значению сигнала за время усреднения Т, что вытекает из следующего.

Момент времени t4 определяется из решения уравнения (10) U(t,) = А-(t„— t,), П(,)

4 А 2

ЗО (12) Момент времени определяется решением уравнения (9) V(t ) -U(t ) = А ° (t -t ), -Ь

U(t ) тг ) А. А

1 ( т

V(tz) 1 Vd t В(.

А к,т т о

С

<1Г 2 (14) 50 опрегде  — масштабный коэффициент, деляемый выражением

В 1, К

"z (15)

Отсюда следует, что длительность импульса напряжения, сформированного с момента t на выходе элемента тогда

U (г.2 ) 2 и, 4 3 A г.

И 1?, пропорциональна среднему значению сигнала 2 в за время усреднения Т.

С момента t и в течение всего последующего времения на первый вход регистратора 15 знака поступает импульс напряжения уровня логической единицы (фиг.2e). При этом на регистраторе 15 высвечивается с момента t знак "+", что соответствует положительной величине определенного устройством среднего значения сигнала V

Масштаб выходных напряжений интеграторов 1 и 2 выбирается из наступления условий 7 U к моменту времени

Инвертор 10 и компаратор б обеспечивают работоспособность устройства при условии, что к моменту t напряжение на выходе интегратора 1 (т.е. интеграл напряжения сигнала V ) имеет отрицательное значение. При этом на регистраторе 15 высвечивается

11 1I знак —, что соответствует отрицательной величине среднего значения сигнала.

Формула изобретения

Усредняющий преобразователь2 содержащий первый интегратор, вход которого соединен с входной шиной через входной электронный ключ, а выход подключен к первому входу первого комп.аратора, второй интегратор, вход ксторого соединен с выходом двухпозиционного электронного ключа, а выход — с вторым входом первого компаратора, источник опорного.напряже— ния, выход которого соединен с вторым входом двухпозиционного электронного ключа, управляющие входы электронных ключей подключены к шине синхронизации, входы сброса интеграторов объединены, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональньгх возможностей путем обеспечения преобразования сигналов обеих полярностей, в него введены второй и третий компараторы, аналоговое запоминающее устройство, инвертор, элемент ИЛИ, элемент И, триггер, регистратор временного интервала и регистратор знака, первый вход в« рого компаратора подключен к общей шине, второй вход — к выходу второго интегратора, а выход — к второму

np. giix ! (1Z и®

Ьи.

up) г ОЙ 2

Н t1

Составитель С.Рыбин

Техред Л.Олейник Корректор А.Тяско

Редактор А.Гулько

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.ч/5

Заказ 2560/50

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4.

7 1231460 8 входу элемента И, выход первого интег- ного ключа, а управляющий вход — к ратора через инвертор соединен с шине синхронизации, первый вход эле.первым входом третьего компаратора, мента И подключен .к выходу элемента второй вход которого подключен к вы- ИЛИ, третий вход — к инверсному выхоходу второго интегратора, а выход — ; ду триггера, а выход — к первому вхок вторым входам элемента ИЛИ и ре- ду регистратора временного интервала, гистратора знака, первые входы кото- первый вход триггера подключен к ширых подключены к выходу первого ком- не запуска, второй вход — к шине сикх" паратора, вход аналогового запомина- . ронизации, прямой выход — к входам ющего устройства подключен к выходу р сброса интеграторов и к второму второго интегратора, выход — к пер- входу регистратор временного интервому входу двухпозиционного электрон- вала.