Широтно-импульсный преобразователь

(54) ШИРОТТЕЛЬ (57 ) Изобрной техникно в устроханических ние относится к им быть испольэоваеобразования: мев электрические и мо ства ичин сигналы. ность раб чения вли ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ) 621.376.54(088,8)6) Авторское свидетельст21912, кл. Н 03 К 7/08,Авторское свидетельствоВ 479242, кл. Н 03 К 7/08,обретение повышает надеж-устройства путем исклюия ложных срабатываний ко параторов на триггеры считывания изнака и обеспечивает расширение диапазона преобразования путем использования эон вблизи нуля и отрицательных выходных напряжений регулируемого трансформатора. В устройство дополнительно введены инвертор3, компаратор 7, элементы 9 и 10 сов.падений, элемент ИЛИ 12, формирователь 8 и триггер 11 знака. Кроме то-.го, устройство содержит задающий генератор 1, генератор 2 пилообразного тока, регулируемый трансформатор4, блок 5 сравнения, компаратор 6,триггер 13 считывания. Обмотка 14трансформатора размещена на основании П-образного подвижного конденсатора 15, выполненного иэ ферромагнитного материала. Вторичная обмотка 17 трансформатора размещена нанемагнитном основании 16. 2 ил.Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в устройствах преобразования механических величин в электрические сигналы.Целью изобретения является повышение надежности работы устройства путем исключения влияния ложных срабатываний компараторов на триггеры считывания и знака, а также расширение диапазона преобразования путем использования эон вблизи нуля и отрицательных выходных напряжений регулируемого трансформатора.15На фиг. 1 приведена функциональная схема широтно-импульсного преобразователя; на Фиг. 2 - временные диаграммы его работы.Широтно-импульсный преобразова 20 тель содержит задающий генератор 1,генератор 2 пилообразного тока, инвертирующий усилитель 3, регулируемый трансформатор 4, блок сравнения г5, содержащий компараторы 6, 7, фор мирователь 8, элементы 9, 10 совпадений, триггер 11 знака, элемент 12 ИЛИ, триггер 13 считывания, при этом выход задающего генератора 1 соединен с первым входом триггера 13 считывания, входом формирователя 8 и входом генератора 2 пилообразного тока, выход которого соединен с первым входом компаратора 6, входом инвертирующего усилителя 3 и входом регулируемого трансформатора 4, выход которого соединен с вторым входом компаратора 6 и первым входом компаратора 7, второй вход которого соединен с выходом инвертирующего усилителя 3, выходы компараторов 6, 7 соединены с первыми входами элементов 9, 10 совпадений, вторые входы которых. соединены с выходом формирователя 8, а выходы - с входами триггера 11 знака и элемента ИЛИ; 45 выход которого соединен с вторым входом триггера 13 считывания, выход которого соединен с выходной шиной, а выход триггера 11 знака - с шиной знака. 50Регулируемый трансформатор 4 может быть выполнен следующим образом. Обмотка 14 возбуждения расположена на основании подвижного П-образного конденсора 15, выполненного иэ Фер ромагнитного материала и охватываю" щего немагнитное основание 16, на котором расположена вторичная обмотка 17, при этом вход регулируемоготрансформатора 4 соединен с обмоткой 14 возбуждения, а выход - с вторичной обмоткой 17.Формирователь 8 может быть выполнен в виде преобразователя короткого импульса в длинный, например наоснове инверторов с НС-связью междуними, при этом длительность выходного импульса обеспечивается подборомпараметров равной прямому ходу выходного напряжения генератора 2 пилообразного тока. Инвертирующий усилитель 3 может быть выполнен на основе операционного усилителя с отрицательной обратной связью.Широтно-импульсный преобразователь работает следующим образом.Подвижная часть конденсора 15регулируемого трансформатора 4 перемещается на величину Х относительноно точки перекрещивания проводниковвторичной обмотки 17, Знак величиныХ указывает, с какой стороны от точки перекрещивания проводников вторичной обмотки 17 осуществляетсяэто перемещение,Выходные импульсы задающего генератора 1 запускают генератор 2 пилообразного тока, который вырабатывает пилообразный сигнал положительнойполярности, который преобразуетсяинвертирующим усилителем 3 в пило"образный сигнал отрицательной полярности. Выходной ток генератора 2 пилообразного тока питает обмотку 14возбуждения регулируемого трансформатора 4, на.вторичной обмотке 17 которого вырабатывается напряжение 1равноет:Е;у:ЯХ йа, (1)4 Т Жгде Б - коэффициент пропорциональности, определяемый элементами регулируемого трансформатора 4, в частности углом между линейными провод- .никами (электрически неконтактирующими между собойв точке перекрещивания Х==О) вторичной обмотки 17;Х - координата положения конденсатора 15;1у - временная производная функции, описывающей выходнойсигнал генератора 2 пилообразного тока;время.(4) 50 3На участке рабочего хода (О-Тр) внутри периода следования Т импульсов с выхода задающего генератора 1 величина у представляется пропор 2циональной зависимостью у =Е С, если 0СТр, (2) где Х=С 6 Ю - крутизна нарастания выходного сигнала генератора 2 пилообразного то"10ка.На участке обратного хода (Т -Т) величина у выражаетсь зависимостью следующего нида 15иу -Д(-С) если Т сСТ (3)При положительных значениях величины Х (левая часть временных диаграмм на фиг. 2) на участке рабочего20 хода значения выходной величины регулируемого трансАорматора 4 положительны, что подтверждается уравнением (1 ).В начале каждого цикла преобразо" вания (периода) выходной импульс задающего генератора 1 (фиг. 1 ) устана" вливает триггер 13 считывания в единичное состояние и запускает Аорми" рователь 8. В момент времени Т, 30 когда происходит сравнение положительных выходных сигналов генератора 2 пилообразного тока и регулируемого трансформатора 4, срабатывает компаратор 6. 35Длительность выходных импульсов формирователя 8, когда на его выходе подцерживается сигнал высокого (единичного) уровня, выбрана равной интервалу Т р рабочего хода гене ратора 2 пилообразного тока.Поскольку Аормирователь 8 находится в единичном состоянии, сигнал сравнения с выхода компаратора 6 поступает через элемент 9. совпаде ний на нулевой вход триггера 11 знака, а через элемент 12 ИЛИ на нулевой вход триггера 13 считывания. Таким образом, интервал С единичногоС 1состояния триггера 13 считыванияопределяется неличиной (абсолютной)входного перемещения Х, нулевое сос-.тояние триггера 11 знака, сохраняющееся с предпествующих рассматриваемому циклов пРеобразования, определяет положительность входного параметра, т.е. обеспечивает однозначность выходной информации устройства. В пределах периода Т на участке обратного хода блок 5 сравнения заАиксирует еще одно сравнение своих входных сигналов ( сигналы у ,в леной части диаграмм на Аиг, 2 ): отрицательного, снимаемого с выхода инвертирующего усилителя 3; а также отрицательного, поступающего от регулируемого трансформатора 4 на указанном интервале И -Т ), и образуемого за счет дифференцирования спадающей зависимости (3): У = т-р.с О, если Т С с Т К Т 2 1-Т При отрицательных значениях величины Х на участке рабочего хода генератора 2 пилообразного тока срав" нение выходного сигнала регулируемого трансформатора 4(у =Б Х у с 0 )2 с инвертированным пилообразным сигналом у -у (правая часть времен 3 Яных диаграмм фиг. 2) происходит в момент времени Т, .Поскольку выход формиронателя 8 на все время рабочего хода находится в единичном состоянии, сигнал срабатывания компаратора 7, фиксирующего это рабочее сравнение, свободно происходит через элемент 10 совпадений и элемент 12 ИЛИ на нуле" вой вход триггера 13 считывания, который переключается н единичное состояние выходными импульсами задающего генератора 1, а через элемент 10 совпадений " на единичный вход триггера 11 знака. Интервал Т, единиц- ного состояния триггера 12 считывания, как и в первом случае, определяет абсолютную величину координаты перемещения Х: конденсора 15, Единичное состояние триггера 11 знака определяет знак "минус" считанной информации.Нерабочие срабатывания компаратора 6 на участке обратного хода генератора 2 пилообразного тока ( сигналы у в правой части диаграммы фиг.2 и в данном случае (т.е. когда Х 0) ие влияют на состояния триггеров 1 и 13 знака и считывания, поскольку формирователь 8 во время обратного хода находится в нулевом состоянии, поэтому сигнал нерабочего срабатывания компаратора 6 через элемент 9 совпадений не проходит. Таким образом, выходная инАормация устройства представляет собойсовокупность интервалов единичного состояния триггера 3 считывания длительность которых пропорциональна отклонению конденсора, 15 от нулевого положения (Х=О) в любом иэ направлений +Х, а также состояния триггера 11 знака (нулевого или единичного): нулевое состояние триггера 1 знака соответствует положительной координате Х, а единичное состояние триггера 11 знака - отрицательной координате Х.При включении устройства состояния триггера 11 знака и триггера 13 считывания являются произвольными.Состояние триггера 11 знака начинает достоверно соответствовать поддиапазону (положительному Х)0 или отрицательному ХО) нахождения конденсора 15 после первого рабочего (на участке рабочего хода генератора 2 ) .срабатывания блока 5 сравнения. Выходная инФормация триггера 13 считывания о положении конденсора 15 внутри положительного или отрицательного поддиапазона преобразования начинает становиться достоверной после поступления на его единичный вход первоговыходного импульса задающего генератора 1.Таким образом, введение в широтно-импульсный преобразователь новых узлов и связей позволило производить преобразование перемещения Х в обоих положениях конденсора относительно точки перекрещивания вторичной обмотки регулируемого трансформатора, что увеличивает вдвое общий диапазон преобразования. Кроме того, устранение влияния нерабочих срабатыванийкомпараторов на состояние триггеровзнака и считывания увеличивает надежность работы устройства.5Формула изобретения Широтно-импульсный преобразователь, содержащий задающий генератор,выход которого соединен с первым входом триггера счИтывания и с входомгенератора пилообразного тока, выход которого соединен с первым входом первого компаратора и входомрегулируемого трансформатора, выходкоторого соединен с вторым входомпервого компаратора, а выход триггера считывания соединен с выходнойшиной, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения диапазонапреобразования и повышения надежности, в него дополнительно введенысоединенные последовательно инвертирующий усилитель и второй компаратор, формирователь импульсов, дваэлемента совпадений, элемент ИЛИ итриггер знака, причем вход инвертирующего усилителя соединен с выходом генератора пилообразного тока,вторые входы компараторов объедине"ны, а их выходы соединены с первымивходами элементов совпадений, вторые входы которых соединены с выходом формирователя импульсов, а выхо ды - с соответствующими входами триггера знака и элемента ИЛИ, выходкоторого соединен с вторым входомтриггера считывания, вход формирователя соединен с выходом задающего 40 генератора, а выход триггера знака -с шиной знака.1378037 з О т Тса Составитель Е.БорзовРедактор О.Спесивых Техред М,Дидые КорректорС.Шекм Заказ венного комитета етений и открытий, Раушская наб.,Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгоро Проектная,4 О/55 Тираж 92 ВНИИПИ Государс по длм изоб 113035, Москва, Жг