Цифровой нуль-орган

246I62

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 23.IV.1968 (№ 1236?62/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 11.V1.1969. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 31.Х.1969

Кл. 42птз, 5/00

Комитет по делам изобретении и открытий при Совете Министров

СССР

МПК а 061

УДК 681.325:621.3. .018.1 (088.8) Авторы изобретения

Э. Д. Кутний и Ю. В. Каллиников

3 аявитель

ЦИФРОВОИ НУЛЬ-ОРГАЙ

Г2 т= f,y к

Предлагаемое устройство относится к области приборостроения и вычислительной техники и может быть использовано в цифровых приборах и цифровых схемах автоматического управления, в которые информация поступает в частотно-импульсном коде.

Известен цифровой нуль-орган для сравнения сигналов, заданных в частотно-импульсном коде, который позволяет с высокой точностью определять момент совпадения сравниваемых сигналов, один из которых задан, а другой изменяется линейно.

Однако известное устройство имеет ограниченное применение — используется для линейно изменяющихся сигналов.

Применять это устройство для нелинейно изменяющегося переменного сигнала нельзя, так как число, вносимое в счетчик и зависящее от угла наклона касательной к кривой изменения сигнала, будет непрерывно меняться.

Предлагаемое устройство позволяет расширить диапазон его использования и с высокой точностью определять момент совпадения частот сравниваемых сигналов, один из которых задан, а другой изменяется по известному нелинейному закону.

В отличие от известного устройства, в предлагаемом выходе счетчика импульсов подключены к дешифратору, выходы которого, соответствующие величинам, зависящим от участков, полученных при аппроксимации кривой сигнала прямыми отрезками, подключены к собирательной схеме «ИЛИ» через

5 импульсно-потенциальные вентили, управляемые входы которых подключены к выходам свободной платы коммутатора старшей декады цифрового задатчика частоты. Коммутация свободной платы выполнена в соответ10 ствии с выбранными участками аппроксимированной кривой.

На фиг. 1 изображен график изменения переменного сигнала во времени и аппроксимация кривой прямыми участками; на

15 фиг. 2 — коммутация свободной платы коммутирующего переключателя, выполненная в соответствии с аппроксимированной кривой переменного сигнала; на фиг. 3 — блок-схема цифрового нуль-органа.

20 . Величина, соответствующая моменту совпадения сравниваемых частот и вносимая в счетчик, равна: где m — число, вносимое в счетчик, f, — кварцованна я частота, поступающая в счетчик, К вЂ” тангенс угла наклона характеристики пе30 ременного сигнала, 246162

5 ю

Для линейно изменяющегося переменного сигнала все величины в выражении (1) постоянны и поэтому число т не меняется.

Для нелинейно изменяющегося сигнала вечину К можно представить как тангенс угла наклона касательной к данной точке кривой, иначе величину К можно представить как производную сигнала по времени, т. е.

К= — .

Эта величина будет во времени непрерывно меняться, а вместе с ней меняется и число т, вносимое в счетчик.

Для упрощения перехода с одного числа m на другое производится предварительная аппроксимация кривой сигнала на ряд характерных участков с близкими значениями производных сигнала (на фиг. 1 представлена кривая изменения переменного сигнала, характерная для управления выходной скоростью цепных вариаторов, используемых в качестве регулирующего органа при автоматизации производительности дозировочных агрегатов для сыпучих и жидких материалов).

Обычно в качестве исполнительного механизма узла управления вариатором типа ВЦ используются двигатели постоянной скорости.

Зависимость же между выходной скоростью вариатора и положением механизма управления — нелинейная. Поэтому между выходной скоростью F и временем работы исполнительного механизма t имеется также нелинейная зависимость (см. фиг. 1) . Кривая F = ф (1) разбивается на четыре характерных участка и может быть аппроксимирована ломаной

ABCDE. Каждый из отрезков имеет тангенс угла наклона К>, близкий к производной сигнала на соответствующем отрезке кривой

dF. . Так на отрезке CD производная curdt

dFca вн нала будет примерно равна tgm=

dt FH

Количество аппроксимирующих отрезков будет зависеть от формы кривой сигнала.

После аппроксимации кривой можно утверждать, что с достаточной степенью точности кривую переменного сигнала можно разбить на характерные участки, на которых присходит ступенчатое изменение величины

Kt и связанного с ней числа т . Кривая может быть разбита на четыре участка. При переходе с одного участка на другой ступенчато будет меняться и заданное число т„ определяющее требуемую емкость счетчика на -м участке.

Эти положения легли в основу конструирования предлагаемого устройства.

Сущность работы устройства заключается в следующем.

Выбор числа mt производится в зависимости от величины задания, которая определяет область, где производится сравнение его

15 г0 г5

65 с переменной. Поэтому, зная задание, можно определять и участок аппроксимации, в который входит задание. Для каждого участка по известной формуле и известному закону изменения переменного сигнала заранее определяются числа т, . Следовательно, если от задатчика кроме точного значения заданного сигнала получать также сигнал, определяющий, в каком участке аппроксимации находится заданный сигнал, то этим сигналом можно производить выбор заранее подсчитанного числа т .

Предлагаемое устройство (см. фиг. 3) содержит блок 1 подавления совпадающих импульсов, блок 2 вычитания частот, управляемый счетчик импульсов 8, в котором подсчитываются импульсы калиброванной частоты во временном промежутке между импульсами разностной частоты сравниваемых сигналов.

В предлагаемом устройстве применяется дополнительно цифровой задатчик частот 4, дешифратор 5, импульсно-потенциальные вентили б — 9 и выходная схема «ИЛИ» 10. Коммутирующий переключатель старшей декады имеет дополнительную свободную плату 11, коммутация которой осуществляется в зависимости от аппроксимированных участков на кривой переменного сигнала. На фиг. 2 показана коммутация свободной платы, выполненная в соответствии с аппроксимированной кривой, изображенной на фиг. 1. На общую ламель Л подается опорный потенциал. Выходные ламели объединены в соответствии с участками аппроксимации кривой. Со свободной платы 11 отбираются четыре выхода, соответствующие четырем участкам аппроксимации кривой переменного сигнала, На вход блока 1 подаются сравниваемые сигналы f u

f, . Выходы с блока 1 поступают на блок 2, выход с которого подается на сбросовый вход счетчика импульсов. Выходы счетчика импульсов подключаются к дешифратору 5, который настраивается на заданные числа т — т4, подсчитываемые на формуле (1). Выходы с дешифратора 5, соответствующие числам т — т4, подключаются к импульсно-потенциальным вентилям б — 9, к управляющим входам которых подключены выходы свободной платы 11. Выходы с вентилей собираются на схеме «ИЛИ» 10, выход которой является выходом устройства.

Работает устройство следующим образом.

Входные сигналы в виде постоянной заданной частоты f, и переменная частота f ïîступают на входы блока 1, в котором подавляются совпадающие во времени импульсы.

Импульсы разностной частоты с выхода блока 2 поступают на сбросовый вход счет* чика импульсов 3, на счетный вход которого поступают импульсы калиброванной частоты которые поступают от цифрового задатчика частот 4. В счетчике подсчитывается сумма импульсов, поступивших между импульсами разностной частоты сравниваемых сигналов. Выходы счетчика подключены к де246162 шифратору 5, который настроен на числа

m m . При заполнении счетчика до величины m на соответствующем выходе дешифратора появляется сигнал, Число выходов с дешифратора соответствует числу аппроксимирующих участков. Установка нового значения заданной частоты f осуществляется с помощью переключения коммутирующих переключателей. Положение коммутатора старшего разряда грубо характеризует заданную частоту (с точностью до 10 /О). В большинстве же случаев кривая переменного сигнала может быть разбита на 3 — 5 участков, с достаточной точностью аппроксимирующих кривую. Потенциал на одном из выходов свободной платы показывает участок аппроксимации, на котором производится сравнение входных сигналов. Сигналы с выхода коммутатора поступают на соответствующие вентили б — 9. В рабочем положении один из вентилей соответствующей величины m открыт и в момент, когда в счетчике между двумя импульсами разностной частоты накапливается число m,, импульс проходит через соответствующий открытый вентиль и схему

«ИЛИ» 10 на выход устройства. Этот момент

5 будет соответствовать моменту совпадения частот сравниваемых сигналов.

Предмет изобретения

Цифровой нуль-орган, содержащий блок

10 подавления совпадающих импульсов, блок вычитания частот, соединенный со счетчиком импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, содержит подключенный к счетчику импуль15 сов дешифратор аппроксимации, выходы которого связаны со схемой «ИЛИ» через вентили, управляемые входы последних соединены с выходами платы коммутатора старшей декады цифрового задатчика частоты, 20 причем коммутация платы выполнена в соответствии с участками аппроксимированной кривой, 346162

%ca. 3

Составитель Л. В. Скобелева

Редактор Е. В. Семанова Техред Л. Я. Левина Корректор Г. И. Тарасова

Заказ 2761(9 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2