Дифференцирующее корректирующее устройство

(51)М. Кл,О 05 В 5/01 Государстюных квинтет СССР ло делам наабретенн 11 н сткрытнй(53) УЙК 62-50(088.8) Дата опубликования описания 30. 12. 81(72) Авторы изобретения А.В. Яковлев и Г.Н. Маркелова 71) Заявител 4) ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ КОРРЕКТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТ Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для коррекции систем автоматического управления (САУ).Известно аналоговое диФФеренцирующее корректирующее устройство постоянного тока, содержащее резисторы конденсаторы и усилители постоянного тока 11.Недостатком известного устройства является трудность получения необхо 16 димого коэфФициента передачи корректирующего устройства из-за нестабильности параметров усилителя постоянного тока. Кроме того, для применения1 известного корректирующего устройства в САУ переменного. тока необходимо вводить в САУ дополнительные устройства типа фазочувствительных выпрямителей для преобразования сигнала пе 20 ременного тока,Из известных диФференцирующих корректирующих устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устроиство, содер- жащее первый ключ, первый вход которого соединен через первый ограничивающий элемент со входом устройства, второй вход - с первым выходом формирователя опорного напряжения, а выход через первый накапливающий элемент с шиной нулевого потенциала и выходом второго накапливающего элемента 121.Недостатком данного устройства является то, что оно работает только в цепях переменного тока, что ограничивает область его применения.Цель изобретения - расширение об-. ласти применения устройства.Зта цель достигается тем, что в известное диФференцирующее корректирующее устройство введены второц ограничивающий элемент, второй ключ первый и второй развязывающие усилители и блок суммирования, первый вход которого подключен через первый развязывающий усилитель к выходу пер894 бб 35 вого ключа, второй вход - черезвторой развязывающий усилитель ковходу второго накапливающего элемента и выходу второго ключа, а выход -к выходу устройства, первый входвторого ключа соединен через второйограничивающий элемент со входом устройства, а второй вход - со вторымвыходом формирователя опорного напряжения, выходы первого и второго накапливающих элементов соединены сшиной нулевого потенциала.На Фиг, 1 приведена Функциональная схема дифференцирующего корректирующего устройства; на фиг. 2 -эпюры напряжений, поясняющие его работу,Устройство содержит первыи ограничивающий элемент (резистор) 1, первый ключ 2, первый и второй накапливающие элементы (конденсаторы) 3 и 4,вход 5 устройства, формирователь бопорного напряжения, второй ограничивающий элемент (резистор) 7, второй ключ 8, первый и второй развязывающие усилители 9 и 10, блок 11 суммирования и выход 12 устройства. Приэтом входное напряжение устройстваОх , напряжение заряда первого,и второго конденсаторов 3 и 4 О и О;, вы 30ходное напряжение блока 11 суммирования (выходное напряжение устройства) О 8 ЬхДифференцирующее корректирующееустройство работает следующим образом.При входных сигналах постоянноготока со входа 5 устройства через первый и второй резисторы 1 и 7 постоянное напряжение Ох (фиг. 2) поступаетна первые входы первого и второгоключей 2 и 8, которые периодическизамыкаются на короткое время Г одинраз за период Т, ( сТо), причемвторой ключ 8 замыкается через 0,5 Тапосле первого ключа 2. При условии, 45что КС 3, где й - сопротивление первого или второго резистораили 7,С - емкость первого или второго конденсатора 3 или 4, первый конденсатор 3 в момент времени 1 зарядится 50до напряжения О, равного напряжениюО х на входе 5 устройства в моментзамыкания первого ключа 2, а второйконденсатор 4 - до напряжения О(фиг. 2), равного напряжению УрХ на55входе 5 устройства в момент замыкания второго ключа 8 (й + 0,5 Та).1(огда первый и второй ключи 2 и 8 5 4разомкнуты, напряжение на первом и втором конденсаторах 3 и 4 остается постоянным, так как подключенные к этим конденсаторам первый и второй развязывающие усилители 9 и 10 имеют высокое входное сопротивление. Один из развязывающих усилителей, например второй 10, инвертирует знак напряжения на втором конденсаторе 4. Напряжения с выходов первого и второго развязывающих усилителей 9 и 10 подаются на блок 11 суммирования. Напряжение на выходе блока 11 суммирования О ,к(фиг, 2)пропорционально разности напряжений на первом и втором конденсаторах 3 и 4. Если коэффициенты передачи первого и второго развязывающих усилителей 9 и 1 О блока 11 суммирования равны единице, то напряжение на выходе блока 11 суммирования при й,+ 0,5 Та се 1,1 равно Овык, =О-О;, а при+О 5 т напряжение на вйходе блока 11 суммирования равно О 8 ы 11 ф)="1 1 Опри ф 0,5 Та с11 1ОВых 1;1)=О +1 Ои т.д. Таким образом, напряжение на выходе блока 11 суммирования Оих имеет вид ступенчато изменяющегося прямоугольного напряжения. Частота этого напряжения равна /То, а его двойная амплитуда д О а,х; равна приращению входного напряжения за вреа1ЬЬх= ОЬЫХ 11+4) ОВХХ(М) +1 Если частота изменения входного сигнала ФХ с в , то приращение входноготанапряжения О за Т о с достаточной для инженерной практики степенью точности пропорционально производной входного сигнала по.времени, Таким образом, предлагаемое устройство осуществляет операцию дифференцирования входного сигнала. Например, при линейно изменяющемся входном сигнале Ох =сй (фиг. 2) напряжения на первом и втором конденсаторах 3 и 4 равны соотстветственно: О =0; О1- ф =0,51 сТ; О=сТ, О =1,5 сТб и т.д. Напряжение на выходе блока 11 суммирования О х будет последовательно принимать следующие значения: 0; -0,5 кТ; 0,5 кТ и т.д, Двойная амплитуда этого напряжения, равная кТа, пропорциональна производной входного напряжения ( - = к.сИЕсли коэффициенты передачи первого и второго развязывающих усилителей 9 и 10 выполнять неодинаковыми,94665 5 Дифференцирующее корректирующееустройство, содержащее первый ключ,первый вход которого соединен черезпервый ограничивающий элемент со вхо- , 20 дом устройства, второй вход - с первым выходом формирователя опорногонапряжения, а выход через первыйнакапливающий элемент с шиной нулевого.потенцнала и выходом второго на капливающего элемента, о т л и ч а -ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства,оно содержит второй ограничивающийэлемент, второй ключ, первый и второй 30 развязывающие усилители и блок суммирования, первый вход которого подклю-чен через первый развязывающий усилитель к выходу первого ключа, второйвход - через второй раэвязывающийусилитель ко входу второго накапливающего элемента и выходу второгоключа, а выход - к выходу устройстваупервый вход второго ключа соединенчерез второй ограничивающий элемент 40 со входом устройства, а второй вход -со вторым выходом формирователя опорного напряжения, выходы первого ивторого накапливающих элементов соединены с шиной нулевого потенциала. 5 8 то на выходе 12 устройства, кроме напряжения, пропорционального производной от входного сигчала 0Вхф появится напряжение, пропорциональное входному сигналу 0 . Доля этогох напряжения в выходном напряжении устройства Оы будет зависеть от соотношения коэффициентов передачи первого и второго развязывающих усилителей 9 и 10. Если увеличить сопротивление второго резистора 7 так, чтобы выполнялось условие ЙЬ, то устройство будет обладать свойствами дифференциатора с инерционными звеном, постоянную времени которого Тп можно определить по формуле Т (То/с)КС.При входных сигналах переменного тока с несущей частотой устройство работает следующим образом.Формирователь 6 опорных напряжений вырабатывающий две последовательности импульсов, управляющих первым , и вторым ключами 2 и 8, с частотой Г, синхронизован с несущей частотой входного сигнала Г таким образом, чтобы первый и второй ключи 2 и 8 открывались поочередно в те моменты времени, когда входное напряжение О достигает амплитудного (положительного или отрицательного) значения, первый и второй конденсаторы 3 и 4 заряжаются до напряжений, равных соответственно положительной и отрицательной амплитудам и входного напряжения О, первый и второй развязывающие усилители 9 и 10 в этом случае либо оба инвертирующие, либо оба неинвертирующие. Тогда в блоке 11 суммирования выделяется напряжение, пропорциональное разности положительной и отрицательной амплитуды входно-. го напряжения О , т.е. приращению амплитуды входного напряжения за половину периода.Таким образом, устройство обеспечивает дифференцирование огибающей входного переменного напряжения. В остальном работа устройства при входном сигнале переменного тока не отличается от его работы при входном сигнале постоянного тока.Технико-экономический эффект от использования изобретения заключаетЬсся в расширении области его применения за счет уменьшения уровня помехна выходе устройства и, следовательно, улучшения отношения полезный 5 сигнал/шум на его выходе. Устройствопри всех режимах работы и при любыхпараметрах имеет выходной сигнал ввиде прямоугольного напряжения, имеющего максимальную величину первой 10 гармоники и небольшой уровень высших гармоник. Формула изобретения 45Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРФ 473985, кл. 6 05 В 5/01, 27.08.73.2, Гостев В.И. 1 орректирующие че 0тырехполюсники с прерывателями, Ниев,Составитель тная Техред Е. Х943 о комит й и отк по дела113035, Мо ытии наб д. 4/5 ушска лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 дарственн изобрете ква К 35 Г. 11 ейедоваритончик ЕорректорЛ. ШеньоПодписноета СССР