Цифровой нуль-орган

О П И С А Н И Е 246162ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик. свидетельстваависимое от а Кл. 42 тп 5, 5/ Заявлено 23.7.1968 ( 123662/18-2 с присоединенПриоритетОпубликовано заявкиМПК б 0 Комитет по делам изобретении и открыти при Совете Министров СССР1.1969. Бюллетень2 ДК 681,325:621.3, ,018.1 (088,8) Дата опубликования описания 31,Х.196о яйсяь Авторы зобретени утний и Ю. В. Каллиников Заявитель ЦИфРОВОИ НУЛЬ-ОРГАЙ К/ 1 Предлагаемое устройство относится к области приборостроения и вычислительной техники и может быть использовано в цифровых приборах и цифровых схемах автоматического управления, в которые информация 5 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 срав ниваемых сигналов, один из которых задан, а другой изменяется линейно.Однако известное устройство имеет ограниченное применение - используется для линейно изменяющихся сигналов. 15Применять 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 ме няться.Предлагаемое устройство позволяет расширить диапазон его использования и с высокой точностью определять момент совпадения частот сравниваемых сигналов, один из кото рых задан, а другой изменяется по известному нелинейному закону.В отличие от известного устройства, в предлагаемом выходе счетчика импульсов подключены к дешифратору, выходы которого, 30 соответствующие величинам, зависящим от участков, полученных при аппроксимации кривой сигнала прямыми отрезками, подключены к собирательной схеме ИЛИ через импульсно-потенциальные вентили, управляемые входы которых подключены к выходам свободной платы коммутатора старшей декады цифрового задатчика частоты, Коммутация свободной платы выполнена в соответствии с выбранными участками аппроксимированной кривой.На фиг. 1 изображен график изменения переменного сигнала во времени и аппроксимация кривой прямыми участками; на фиг. 2 - коммутация свободной платы коммутирующего переключателя, выполненная в соответствии с аппроксимированной кривой переменного сигнала; на фиг. 3 - блок-схема цифрового нуль-органа.Величина, соответствующая моменту совпадения сравниваемых частот и вносимая в счетчик, равна: где т - число, вносимое в счетчик, , - кварцованная частота, поступающая в счетчик К - тангенс угла наклона характеристики переменного сигнала, 2461625 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 т 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 Р и временем работы исполнительного механизма 1 имеется также нелинейная зависимость (см. фиг. 1), Кривая Р=ф(1) разбивается на четыре характерных участка и может быть аппроксимирована ломаной АВСВЕ, Каждый из отрезков имеет тангенс угла наклона К, близкий к производной сигнала на соответствующем отрезке кривой Р;. Так на отрезке Сй производная сиг- Ж"со бНнала будет примерно равна ада= Ж РО 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 К, 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 т, производится в зависимости от величины задания, которая определяет область, где производится сравнение его 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 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 3, 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 , и . 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, - т 4, подсчитываемые на формуле (1). Выходы с дешифратора 5, соответствующие числам т - т 4, подключаются к импульсно-потен. циальным вентилям б - 9, к управляющим входам которых подключены выходы свободной платы П. Выходы с вентилей собираются на схеме ИЛИ 10, выход которой является выходом устройства.Работает устройство следующим образом.Входные сигналы в виде постоянной заданной частоты ), и переменная частота 1 по. ступают на входы блока 1, в котором подав. ляются 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 частотыкоторые поступают от цифрового задатчика частот 4, В счетчике подсчитывается сумма импульсов, поступивших между импульсами разностной частоты сравниваемых сигналов. Выходы счетчика подключены к де 246162шифратору 5, который настроен на числа т, - т 4. При заполнении счетчика до величины т, на соответствующем выходе дешифратора появляется сигнал, Число выходов с дешифратора соответствует числу аппроксимирующих участков. Установка нового значения заданной частоты , осуществляется с помощью переключения коммутирующих переключателей. Положение коммутатора старшего разряда грубо характеризует заданную частоту (с точностью до 10/,). 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 т открыт и в момент, когда в счетчике между двумя импульсами разностной частоты накапливается число т импульс проходит черезсоответствующий открытый вентиль и схемуИЛИ 10 на выход устройства. Этот момент5 будет соответствовать моменту совпадениячастот сравниваемых сигналов.Предмет изобретенияЦифровой нуль-орган, содержащий блок10 подавления совпадающих импульсов, блоквычитания частот, соединенный со счетчикомимпульсов, отличающийся тем, что, с цельюрасширения функциональных возможностей,содержит подключенный к счетчику импуль 15 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 аппроксимированнойкривой, 246162346162фи 2. 3Составитель Л. В. СкобелеваРедактор Е, В. Семанова Техред Л. Я. Левина Корректор Г. И, ТарасоваЗаказ 2761/9 Тираж 480 Подписно ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Центр, пр. Серова, д. 4 Типография, пр. Сапунова, 2