Преобразователь аналогового сигнала, отображающего движение глаза

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 119) 111) 1) НОЗК 1 З ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ аИНМЫА ЬСТВ АВТОРСНОМУ СВ У 28 В.П.Лаурутис,.Лаурутене итехническийа Снечкуса ровые измео 76.ГОВОГ с входвычитающего блока у компаратора, пр е входы счетчика лючен к выход а выход - к вхоэтом установочнмногофаэного тр н гера подключеныисходного состояния. к к шине устано о бло фи ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Г 21) 3603346/18-21(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АНАЛОСИГНАЛА, ОТОБРАЖА 101 ЦЕГО ДВИЖЕНИЕЗА, содержащий вычитающий блокпервый вход которого соединенной шиной устройства, компаравход которого соединен с выходной устройства, преобразователнапряжение, выход. которого пчен к второму входу вычитающе ка и счетчика, первый вход которогосоединен с выходом компаратора, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности преобразования.аналогового сигнала, в него введены управляемый усилитель, дешифратор, элемент ИЛИ,блок формирователей импульсов, многофазный триггер, блок компараторов уровней, входы которогоподключены к входной шине устройства, а выходы через соединенные последовательно многофазный триггер, блокформирователей импульсов и элементИЛИ - к второму входу счетчика, выхды которого через дешифратор подключены к входам преобразователя коднапряжение и входам управления усилителя, сигнальный вход которого под 1106009Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для использования в преобразователях сигналов, отображающих движение глазаи преобразующих сигнал в форму,5удобную для записи стандартнымирегистрирующими приборами, а такжеможет быть использовано в электроизмерительной технике для преобразования аналоговых сигналов, имеющих 10большой амплитудный диапазон и неравномерный частотный спектр.Известен аналого-цифровой преобраэователь, применяемый в следящемцифровом вольтметре с равномерно 15ступенчатой отработкой сигнала, содержащий вычитающий блок, преобразователь код-напряжение, реверсивньйцифровой счетчик и блок управления(11.Недостатком указанного преобразователя является низкая точность.Наиболее близким к изобретениюявляется преобразователь аналогового сигнала, отображающего движениеглаза, содержащий вычитающий блок,первый вход которого соединен с вход"ной шиной устройства, компаратор,вход которого соединен с выходнойшиной устройства, преобразователь код.напряжение выход которого подключенФ30к второму входу вычитающего блокаи счетчик, первый вход которого соединен с выходом компаратора(,23 .Недостатком этого преобразователя также является низкая точностьпреобразования, обусловленная не З 5одинаковой крутизной кусочно-линейных характеристик преобразованияв зонах, так как зависимость аналогового сигнала, отображающегодвижение глаза, от угла поворота40глаза не является линейной.Цель изобретения - повышение точности преобразования.Цель достигается тем, что в преобразователь аналогового сигнала, отоб. 45ражающий движение глаза, содержащийвычитающий блок, первый вход которого соединен с вход;ой шиной устройства, компаратор, вход которого соединен с выходной шиной устройства,50преобразователь код-напряжение, выход которого подключен к второмувходу вычитлющего блока и счетчик,первый вход которого соеди 1 ен с выходом комплрлторл, введены упрлвляемый 55усилите. 1 с 111111 рлтор, элемент И 1 П 1,блОК ФОП 11111311 лТЕей 11 М 115 лЬООВ, МНОГОФаз 11111 т )1,1 Г 1 1, б.1 О 1: к Г 1 м 1 л Г 1 л торов уровней, входы которого подключены к входной шине устройства, а выходы через соединенные последовательно многофазный триггер, блок формирователей импульсов и элемент ИЛИ - к вто.рому входу счетчика, выходы которого через дешифратор подключены к входам преобразователя код-напряжение и входам управления усилителя, сигнальный вход которого подключен к выходу вычитающего блока, а выход - к входу компаратора, при этом установочные входы счетчика и многофазного триггера подключены к шине установки исходного состояния.На фиг.1 представлена Функциональная схема преобразователя аналогового сигнала, отображающего движение глаза на Фиг.2-4 эпюры, поясняю. щие его работу, где А, - угол поворота глаза, У - напряжение на входе устройства, У - напряжение на выходе преобразователя напряжениекод, (,1 - напряжение на выходе устройства.Преобразователь аналогового сигнала, отображающий движение глаза, содержит вычитающий блок 1, преобразователь 2 код-напряжение, блок 3 компа; раторов уровней, многофазный триг" гер 4, блок 5 формирователей импульсов, элемент 6 ИЛИ, счетчик 7, управ" ляемый усилитель 8, дешифратор 9, компаратор 10 входную шину 11 , выходную шину 12 и шину 13 установки исходного состояния.Первый вход вычитающего, блока 1 соединен с входной шиной 11 устройства и с входами блока 3 компараторов уровней, выходы которого через последовательно соединенные многофазный триггер 4, блок 5 формирователей импульсов и элемент 6 ИЛИ подключены к второму (счетному) входу счетчика 7, первый (управляющий) вход которого подключен к выходу компаратора 10, а выходы - через дешифратор 9 соединены с входами преобразователя 2 код-напряжение и входами управления управляемого усилителя 8, сигнальный вход которого подключен к входу вычитающего блока 1, а выход - к входу компарлторл 10 и выходной шине 12 устройства, л шина 13 установки исходного состояния соединена с уста 1 Овочн 1 и 11 Входамп многофлл- НОГО триГРрл 4с чс тч 11 ел /Преобразователь аналогового сигнала, отражающий движение глаза, работает следующим образом.Согласно фиг.2 зависимость аналогового сигнала 01 , поступающего с 5 шины 11 отображающего движение глаза, от углаповорота глаза не является линейной. Для линеаризации характеристики преобразования Ц =производится разбиение диапазона преобразования на й одинаковых зон длиной-.(д, ,чтобы погрешность .апроксимации в зонах не превышала допустимой ду , и на каждой из них характеристика преобразования заменяется прямой линией (фиг.2): 4 СИ,+С 1.1; А20 где(о(1,1 ) значения многоуголь "ной ломаной на границах-той зоны.Одновременная линеаризация характеристики преобразования Ц =(С) и формирование желаемой кусочно-линейной характеристики преобразования осуществляется путем вычитания из сиг нала Ы (4,) дискретно меняющегося напряжения 1,/ , величина которого 30 в пределах зоны С, равняется величине Г (С) , Коэффициент усиления управляемого усилителя 8 устанавливается дискретно при помощи дешифратора 9, чтобы ,- + р 1-1, бы- З ли одинаковыми во всех зонах, Тогда кусочно-линейная характеристика преобразования принимает вид, показанный на фиг.3.В начальный момент времени 1 о входной сигнал О,(+) должен находиться в нулевой зоне, соответствую щей исходному состоянию, и не превышать ее граничных значений ф 0,5 О, соответствующих1 поворота 4 глаза (фиг.4 щ ). В этот момент временисигналом с шины 13 счетчик 7 и многофазный триггер 4 устанавливаются в исходное состояние, В исходном состоянии на выходе преобразовате ля 2 код-напряжение напряжение смещения нулевой оси О 2, равно нулю (фиг.4 б). В момент времени 1 входной сигнал О(Ю достигает верхнего предела нулевой зоны (фиг,4 О ), равного 0,5 О , и блок 3 компараторов уровня формирует ва первом выходе импульс, опрокидывающий многофазный триггер 4 в состояние, в котором на его первом выходе имеется высокий уровень, а на остальных - низкий. Под действием высокого выходного уроння многофазвого триггера 4 блок 5 фор. мирователей импульсов формирует импульс, который через элемент 6 ИЛИ поступает на. счетный вход счетчика 7. Так как выходной сигнал О пре. образонателя положителен, то компаратор 1 О переводит счетчик 7 в режим сложения, и входной импульс суммируется с исходным содержанием счетчика 7. При этом дешифратор 9 меняет коэффициент усиления управляемого усилителя 8 и управляет работой преобразователя 2 код-напряжение, фор мирующего в момент времени 1 напряжение О 2. К) (фиг.4 о) равное входному сигналу 0(+ в тот же момент времени Ь . Поэтому выходной сигнал вычитающего блока 1 смещается к нулевому уровню, а запись сигнала переводится из края зоны регистрации н середину.От момента времени Ь до 1 вход. ной сигнал О находится в первой зоне. В момент времени 2 входной сигнал 0+ (фиг.4 о ), достигает верхнего предела зоны регистрации, и блок 3 компараторов уровня формирует на втором выходе импульс, который переводит многофазный триггер 4 в состояние, в котором на его втором выходе появляется высокий уровень, а иа остальных - низкий. Изменение состояния многофазного триггера 4 приводит к формированию блоком 5 формирователей импульса, который проходя элемент 6 ИЛИ, суммируется н счетчике 7, В момент времени 1 дешифратор 9 устанавливает управляемому усилителю 8 новый коэффициент усиления, а преобразователь 2 код-напряжение вырабатывает выходное напряжение Оф (фи.4 б), равное входному сигналу ЦЖ в тот же момент времени. Поэтому выходной сигнал вычитающего блока 1 снона смещается к нулевому уровню, а запись сигнала переводится из края зоны регистрации в середину. От момента времени 1:.2 до З входной сигнал находится но второй зоне, а с момента времени 1 - н третьей зоне (фиг.4 а ). Применение биполярной зоны регистрации со средним нулевым уровнем и функциональным смещающим напряжением позволяет избежать переходов из зоны в зону етотами, спектральные составляющие которых не превышают ширины зоны регист рации. Хотя в моменты времени+ , входной сигнал О Ц равен опорному напряжению и блок 3 компара торов уровня формирует короткий импульс на том же выходе, как и в момент времени 1 , однако изменение состояния многофазного триггера 4 не происходит, так как импульсы воздействуют снова на его третий вход. Таким образом,от момента временидо 1 переходов из зоны в зону не происходят.В момент времени 1 входной 15 сигнал 0 достигает нижней границы зоны регистрации, и блок 3 компараторов уровня формирует импульс, который поступает на второй вход многофазного триггера 4 и меняет его 20 состояние таким образом, что на втором выходе многофазного триггера 4 появляется высокий уровень, а на остальных - низкий. Изменение состояния многофазного триггера 4 приводит к 25, формированию блоком 5 формирователей импульсов импульса, которЪй через элемент 6 ИЛИ поступает на счетный вход счетчика 7. Так как в момент времени .1 выходной сигнал 0 от- Зо ,рицателен, то компаратор 10 псреводит счетчик 7 в режим вычитания. Паэтому содержимое реверсивного цифрового счетчика 7 уменьшается на одну единицу и выходное напряжение Ц Й) (фиг,4 Е) преобразователя 2 код-напряжение уменьшается на ступеньку (фиг.4 Х) и принимает значение, равное входному сигналу ОМ в тот же момент времени 1 . Под действием дешифратора 9 коэффициент усиления управляемого усилителя 8 принимает новое значение в момент времени Таким образом, в момент времениЪ запись опять переводится в середину зоны регистрации. Аналогично происхо" дят переходы в моменты времении ь . Узкая зона регистрации, соответствующая, например, двум градусам отклонения глаза и определяемая блоком 3 компараторов уровня, ведет релейное слежение за входным сигналом, амплитуда которого во много раз превышает зону регистрации, Полная амплитуда регистрирующего сигнала определяется путем подсчета переходов ,из края зоны в середину, причем пе,реходы вниз считаются положительными, а переходы вверх - отрицательными. Для удобства отсвета определенное число переходов может соответствовать целым градусам. Таким образом, введение блока компараторов уровня, многофазного триггера, блока формирователей импульсов, элемента ИЛИ, дешифратора и управляемого усилителя позволяет повысить точность преобразования за счет получения одинаковой крутизны кусочно-линейной характеристики преобразования в зонах.11060092 Г Составитель В,ПолешенкТехред А, Ач Редактор А.Гулько Тираж 86 ИПИ Государстве о делам изобретен 13035, Москва, Ж 2 одписное ССР ВНИ нного комитета Сий и открытий35, Раушская наб 4/5 филиал П 11 П "Патент",город, ул. Проектная,Заказ 5613/44 орректор В.Синицкая