Интегрирующее устройство

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 06 С 7(1 ГОСУД АРСТВЕНН ПО ДЕЛАМ ИЗОБ И КОМИТЕТ СССРТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Специальноебюро систем промьки Чебоксарскогообъединения "Про(57) Изобретенти вычислительизобретения яв е относится к обласой техники. 1 ельюяется повышение точ юл. В 40 конструкто ппленной ав мат нно производсмприбор"(56) БлокБЗИ,ЗЯа.67сание и инструкция1981.Блоки динамичестелей БДП-П, БДП-Ш эксплуатаци их преобразов блоки прециания БПИ-П,зионного интегриро БПИ-Ш, БПИ. Тех и инструкция по эк 670.573 ТО, Иваноростроительный завБлок интегриров электрическая прин 033.005 ЭЗ. Москов вой автоматики, 19 ическое описаниплуатации ОЯа,ранковский прибд, 1976.ния ДО 7. Схемаипиальная гЕЗ.кий завод тепло2. опительного сумма вующие входы н ра, который фо нал интегрирую мирует выходнои сигего устройства. 2 ил интегрирующего задатчика0.563.ТО, Техническое опиности интегрирования и упрощение.Входной сигнал интегрируется интегратором тока и сравнивается на первом компараторе с двумя уровнями опорных напряжений,при этом один иэ компараторов действует как нуль-орган,а другой компаратор совместно с ключом и резистором действует как триггер Шмитта. Интегрирующее устройствосодержит также элемент с двухсторонней зоной нечувствительности, делитель напряжения на резисторах, блоки Жгальванического разделения и накопительный сумматор. Частота следова- Ю Фния импульсов на выходе разделителей Спрямо пропорциональна аналоговомусигналу на входе устройства и обрат- Дно пропорциональна напряжению источника опорного напряжения. Импульсыс выходов блоков гальваническогоразделения поступают на соответст-.1 12674Изобретение относится к автоматике, а именно к аналого-цифровым интегрирующим устройствам, обеспечивающим гальваническое разделение входного и выходного аналоговых сиг" налов.Целью изобретения является повышение точности интегрирования и упрощение устройства.10На фиг.1 представлена электрическая схема интегрирующего устройства, на фиг.2 - временные диаграммы электрических сигналов в некоторыХ точках интегрирующего Устройства,Интегрирующее устройство (фиг,1)содержит интегратор 1 тока, компараторы 2 и 3, ключ 4, первый масштабный резистор 5, аналоговый вход 6,источник 7 опорного напряжения, элемент 8 с двухсторонней зоной нечувствительности, второй масштабный резистор 9, делитель напряжения на резисторах 10 и 11 со средним выводом12, блоки 13 и 14 гальваническогоразделения аналоговых сигналов, накопительный сумматор 15, выход которого является информационным выходом 16 устройства, развязывающий резистор 17.Блоки 13 и 14 гальванического разделения содержат светодиоды соответственно 18 и 19 и фотоэлектрическиепреобразователи 20 и 21.На фиг.1 дополнительно обозначе 35ны: х, - аналоговый сигнал напряжения постоянного тока на входе б, хнапряжение источника 7 опорного напряжения, у - сигнал на выходе 164 Оустройства, Ч Ч - напряжения нанеинвертирующем и инвертирующем соответственно входах компаратора 2;Ч -Ч - напряжения на выходах компараторов 2,3 и в точке 12 соответственно, д - ток,поступающий на45вход интегратора 1 через светодиоды18 и 19; Г , Е - логические сигналы на выходах преобразователей 20 и21 блоков 13 и 14 соответственно.Интегратор 1 выполнен в виде инвертирующего операционного усилите-.ля 22, между входом и выходом которого включен конденсатор 23.Накопительный сумматор 15 в простейшем случае может быть выполнен ввиде счетчика 24 импульсов, раздельные счетные входы сложения и вычитания которого являются входами сигна 39 2лов й и Е , цифровой выход - выходом накопительного сумматора соответственно.Интегрирующее устройство работает следующим образом.На вход 6 от внешнего источника аналогового сигнала поступает напряжение х 1, которое может иметь любую полярность с симметричными относительно общей входной шины верхним и нижним пределами изменения.Напряжение х имеет постоянный знак, который далее будем считать положительным, и может задаваться в диапазоне от некоторого максимального значения например 10 В, до некоторого минимального значения, например, составляющего 0,1 от максимального значения,На фиг.2 приведены временные диаграммы изменений напряжений Ч, - Ч 4, токаи логических сигналов Е+, Е при нескольких значениях х, х 7.Компаратор 3 действует как нуль- орган (Ч 4 0 при хъ 0 и Ч 40 при хс 0). Компаратор 2 совместно с ключом 4 и резистором 9 действует по отношению к напряжению Ч как триггер Шмитта, порог срабатывания которого равен хс, а порог отпускания равен нулю.При х ) 0 Ч с О. В интервалы времени, когда Чэ, О, т,е. противоположно по знаку напряжению Ч, напряжение Ч 5 близко к нулю, поэтому элемент 8 с двухсторонней зоной нечувствительности закрыт, и напряжение Ч, уменьшается со скоростью, прямо пропорциональной величине х при этом ключ 4 открыт, так что Ч близко к нулю. При снижении напряжения Ч, до порога отпускания компаратора 3 напряжение Ч становится отрицательным, при этом ключ 4 закрывается, вследствие чего Ч становится равным х, а на вход интегратора 1 с выходов компараторов 2,3 через резисторы 10, 11 и последователь. но соединенные элемент 8 и светодиод 18 поступает отрицательный токкоторый в десятки или в сотни раз превышает по абсолютной величине ток, поступающий на вход интегратора с входа 6 через резистор 5, вследствие чего Ч, быстро увеличивается со скоростью, прямо пропорциональной абсолютной величине токао циональна напряжению х, при этом на выходе блока 13 имеет место уровень 11 О 40 Таким образом, при х,О устройство Создает на выходе разделителя 13 импульсы сигнала Е , частота сле дования которых при указанном большом отношении периода к длительности импульса почти точно прямо пропорциональна величине хнапряжения и обратно пропорциональна величине х напряжения, при этом на выходе блока гальванического разделения 14 имеет место уровень "О",Если х, с О, что показано на диаграммах (фиг.2), после моментаЧ 4О, при увеличении напряжения Ч до порога срабатывания компаратора 3, равного хг, напряжение Чэ стано 3и обратно пропорциональной емукости конденсатора 23. При увеличении напряжения Ч, до порога срабатывания компаратора 3, равного хгнапряжение Ч снова становится положительным, далее описанные процессы изменений напряжений Ч -Ч и то 1 у кациклически повторяются, при этом на выходе блока 13 гальванического разделения периодически возникают импульсы сигнала Г с логическими уровнями "О" и "1",при отсутствии и наличии тока 1 соответственно, длительность С, которых в десятки или сотни раз меньше значения Т, - периода следования (на фиг.2 для повышения наглядности чертежа длительности импульсовФщСпо сравнению с значениями периодов значительно увеличины) .При этом же значении Е г напряжения хг, но при уменьшенном в два раза значении х, напряжения на интервале времени от 1 до 1 устройство действует, как описано выше, при этом длительностиимпульсов не изменились (Г= Т ), ног П периоды Тг их следования больше, чем Т примерно в два раза, за счет того, что скорость Ч 1 уменьшения напряжения в интервалах времени,когда х =О, в два раза меньше, чем была при х, =Е.При уменьшенном в два раза значении хг напряжения на интервале от .Сдоустройство работает, как описано выше, но порог срабатывания компаратора 3 в два раза меньше, вследствие чего в два раза меньше .как период Т, так и длительности 1Сд импульсов, чем до момента вре- мени вится положительным, при этом ключ 4 открывается, вследствие чего Ч становится равным нулю, а на вход интегратора 1 с выходов компараторов 2,3 через резисторы 10, 11 и последовательно соединенные элемент 8 и .светодиод 19 поступает положи +тельный ток 1 , приблизительно равный по абсолютной величине указанному ранее току , вследствие чего Ч, быстро уменьшается со скоростью, прямо пропорциональной емкости конденсатора 23. При уменьшении напряже. ния Ч, до порога отпускания компаратора 3, приблизительно равного нулю, напряжение Ч снова становится отрицательным, далее описанные процессы изменений напряжений Ч,-Ч и тока 1циклически повторяются, при этом на выходе блока 14 гальванического разделения периодически возникают импульсы логического сигнала Г с логическими уровнями "О" и "1" при отсутствии и наличия тока 1 соот 7 ветСтвенно, частота следования которых Й по аналогичным, рассмотрен,ным выше причинам почти точно прямо пропорциональна абсолютной величине х, напряжения и обратно пропорИмпульсы с выходов блоков 13 и 14 гальванического разделения поступают на соответствующие входы накопительного сумматора, которые формирует выходной информационный сигнал интегрирующего устройства. Для расширения функциональных возможностей интегрирующее устройство дополнительно может быть снабжено входами логического управления, яв ляющимися соответствующими дополнительными управляющими входами накопительного сумматора 15, который в этом случае может быть известным образом снабжен дополнительными логическими схемами в цепях передачи сигналов с информационных входов сиг налов Е , Г на входы счетчика 24, другие входы которых являются управляющими входами накопительного сумматора 15, который может быть также дополнительно известным образом снабжен схемами цифрово - го . ограничения выходного сигнала.512674Формула изобретенияИнтегрирующее устройство, содержащее интегратор тока, вход которого через первый масштабный резисторсоединен с информационным входомустройства, а выход подключен к первому входу первого компаратора,второй компаратор, первый вход которого соединен с общей входной шинойустройства, накопительный сумматор, 1 Опервый и второй блоки гальванического разделения аналоговых сигналов,,каждый из которых выполнен на онтронной паре и подключен выходом к соответствующему входу накопительного 5сумматора, элемент с двустороннейзоной нечувствительности, выполненный на двуханодном стабилитроне,источник опорного напряжения и масштабные резисторы, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности интегрирования и уп 39 брощения устройства, в него введеныключ и резистивный делитель напряжения, включенный между выходамикомпараторов, причем второй входпервого компаратора подключен черезвторой масштабный резистор к источнику опорного напряжения и соединен с общей входной шиной устройствачерез ключ, управляющий вход которого подключен к выходу первого ком"паратора, второй вход второго компаратора соединен с информационнымвходом устройства, средний вывод резистивного делителя напряжения .соединен с первым выводом элемента сдвусторонней зоной нечувствительности, между вторым выводом которого ивходом интегратора тока включеныпараллельно-встречно соединенные светодиоды оптронных пар блоков гальванического разделения аналоговых сигналов,1267439 Составитель С, Бе Техред И.Попович дактор Н. Слободян Корректор С. Шекмар Тираж 671 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и о 3035, Москва, Ж-З 5, Раушска