Многоуровневое устройство для сравнения

Союз Соеетскин Социалистических республикОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯИ ВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ(51) М. Кл. О 06 Г 7/04 Государстаенный ноинтет Совета Мнностроа СССР ао делам нзооретеннй н открытнй(45) Дете опубликования опнсеиня 27.10.77(54) МНОГОУРОВНЕВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ 1Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и можетбыть использованО при реализации техническийсредств аналого-цифровых следящих систем.Известны устройства для сравнения сигналов многоотсчетньтх циклических времяимпульсньтх преобразователей с предварительным преобразованием их в цифровой кой.Известные устройства содержат сумматор,один вход которого подключен к выходу преобразователя фаза кодф, второй вход - квыходу управляющей ЦВМ, а выход черезблок съема - ко входу управляющего преобразователя "код-напряжение11.Недостатком таких устройств являетсяограничение на выбор чисел междушкальнойредукции преобразователя, заключающеесяв том, что их значения могут быть равнытолько целым степеням числа два Это исключает возможность оптимальной компа рЕиовки их шкал и монотттнного уменьшенияуровня кванта сигнала,Наиболее близким техническим решениеми изобретбнтпо является многоуровневое устройство для сравнения, содержащее преобра 2зователь временной интервал-код", выходье которого через блок выдачи подключены ко входам преобразователя код-напряжение узел сравнения и группы элементов И 12Устройство содержит также сумматор одни входы которого подключены к выходам прееобразователя фаза-код, вторые - к выхо дам вычислительного устройства, а выход через блок съема - ко входам преобразове тели код-напряжение.Шкалы этих устройств изза необходимости предварительного преобразования их .сигналов в код сопрягаются числами между шкальной редукции: Рр,дн2 е, кратнььми числу 2, где ) . Х, 2, (Я - 1) номер шкал, тт - разрядность шкал. Такое ограничение на значение чисел Ру,ре .искао. чает возможность монотонного увеличечия общего числа уровней И мнот"ошкальных цифровых время-импульсных преобразовате леК, посколькуМ=МБ ртгде 8 - чисМРло уровней младшей шкалы.Целью изобретения является повышение точности работы и расширение диапазона чттсел междушкальной редукции входных величин.Поставленная цель д.стигается тем, что в предложенное устройство введены Б узлов сопряжения и ( Ь - 1) узлов сравнения. Первый и второй информационные входы первого узла сравнения соединены с первыми входными шинами. Первый и второй выходы каждого Д -го узла сравнения, где 1=1, 2,5 , подключены к входам Ц -гс узла сопряжения соответственно, а первый выход-го узла сопряжения - к входам первого и второго элементов И Д -й группы, другие входы .которых подключены к первым выходам 1, 2, ". ( Ц - 1)-го Уз" лов сопряжения и к (Ц + 1)-ым входным шинам кроме элементов И б -ой группы. Выходы первого и второго элементов-ойгруппы, где1,2,., 5 - 1, соединены с входами (+ 1)-го узла сравнения. Второй выход каждого-го узла сспряжения подключен к одним из входов третьего и четвертого элементов И-й группы, Другие воды третьего и четвертого элементов Ий группы соединены с третьим и четвертым выходами Д -го узла сравчения, а выходы третьего и четвертого элементов И-ой группы и третий выходД -го узла сопряжения - с соответствующими входами преобразователя "код-напря жение. Одни из входов первого и второго элементов И 8 -й группы соединены с вход ной шиной, с четвертым выходом 1 -го узла сопряжения и с пятым выходом я -го узла сравнения, а их выходы - с входом преобразователя временной интервал- код" и с входом блока выдачи соответственно. Одни из входов третьего и четвертого элементов И Б -й группы подключены к первому выходу (5- 1).-го узла сопряжения. Узлы сравнения содержат элементы ИЛИ и триггер с двумя счетными входами, которые соединены с входными шинами узла, а первый и второй выходы подключены через элемент ИЛИ к первой выходной шине узла, Третий и четвертый выходы триггера соединены с третьей и четвертой выходными шинами уз ла и через элемент ИЛИ с второй выходной шиной, а пятый выход - с пятой выходной шиной узла; Узлы сопряжения содержат триг гер с двумя счетными входами, элемент задержки и Я-я триггер. Вход установки в нулевое состояние триггера с двумя счет ными входами соединен через элемент задержки с его первьйи счетным входом и первой входной шиной узла, второй счетный входсо второй входной шиной узла, а первый и: второй выходы - со входами Я-з триггера и с третьей и четвертой выходными шина 5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ми узла. Выходы Я 3 триггера подключсны к первой и второй выходным шинам узласопряжения.На фиг. 1 изображена схема устройства;а на фиг. 2 - схема узла сравнения и узласопряжения,где обозначены каналы 1-3 сравнения псшкалам-го отсчета ( д - 1, 2, 3, 5 ),узлы сравнения 4-6, узлы сопряжения 7-9группы 10-12 элементов И 13-24, преобразователь "код-напряжение 25, преобразователь временной интервал- код" 26, блоксъема 27 и входные шины 28-34.Узлы сравнения 4-6 содержат триггер35 с двумя счетными входами и элементыИЛИ 36, 37.Узлы сопряжения 7-9 содержат триггер38 с двумя счетными входами Я-а триггер39 и элемент задержки 40.Устройство работает следующим образоь,По 3 входным шинам 29, 31-33 изпервого М -шкального преобразователя поступают информационные импульсы первойвеличины А, а по 8 входным шинам 30,32-34 - информационные импульсы второй5 -шкальц величины В, ( На фиг, 1 2 информационные импульсы обозначены через АК.Ди ВкД где= 1, 2, , 3 - номера отсчетных шкал К = 1,2 - очередность следования импульсов в одном цикле).В начальные моменты каждого фазового цикла пошине 28 на входы начальной установки узлов сравнения 4 6 поступают импульсы 1,.Интервалы между импульсами (, и информационными импульсами АК Ри Вк заключаютв себе информацию о величинах Л и И поД й шкале,Рассмотрим случай функционирования припереходах рассогласования в пределах первой ( Ц - 1) и второй (- 2) шкал.При А ) Вкогда интервал рассогласования по старой шкале ь 1 м- гАв 1( ь 1превосходит интервал сопряжения 7 д , информационный импульс В 1,1 (см. фиг. 2 импульсВк,у при к 1 и Ц 1) по шине 30 поступает на второй счетный вход триггера 35узла сравнения 4 раньше на интервал д,чем импульс Ах,4поступающий по шине29 на второй счетный вход триггера 35узла 4. Импульс 81,1 опрокидывает триггер35 узла 4 в единичное состояние, формируяна его выходе сигнал е , который через1первый элемент ИЛИ 36 узла 4 поступаетна первый вход узла сопряжения 7, Этотимпульс до входу 11, устанавливает триггер 38 узла 7 в нулевое состояние и, задерживаясь элементом задержки 40 на интервал сопряжения ГГс 1 С 12опрокидываетего по первому счетному входу С При06 О 57185этом на выходе С триггера 38 узла 7 формируется импульс, ноторый поступая на входы преобразователя 25 устанавливает на его выходе максимальное напряжение. Этот же импульс, поступая нв вход Йтриггера 39 узла 7, устанавливает его в состояние, при котором выходные потенциалы Я и . устанавливают элементы И 13-18 в состояние запрета, в элементы И 22, 19 - в состояние разрешения. Через интервал й 1, по входной шине 29 на первый счетный вход узла 4 поступает информационный импульс А, и опрокидывает триггер 35 узла 4 в нулевое состояние, При этом на выходе а триггера 35 формируется импульс, который через второй элемент ИЛИ 37 узла 4 поступает нв второй счетный вход триггера 38 узла 7 и через элемент И 1 9 на знаковый вход преобразователя 25."О В преобразователе 25 устанавливается пс- ложительный знак выходного нвпрпжения а триггер 38 узла 7 устанавливается в нул вое состояние, формируя на своем выходе д импульс. При этом информационные импульсы АК и Вкс всех мшвдших шкал не25 проходят на входы узлов 5-6 через элементы И 13, 14, 16 и 17, находящиеся в состоянии запрета. Через элемент15 га вход преобразователя 26 заполпяюише импульсы поступающие по входу 35 устройся- ив, также не проходят.Устройство работает аналогично в каждом К -ом цикле, если рассогласование по первой шкале больше интервала сопряжения З 5 Гс , Аналогично работает устройство и при отрицательных рвссогласоввнияхА - ВО) при 6117 с с той лишь разницей, что информационный импульс А по шине 29 поступает раньше на первый счетный вход 4 О триггера 35 узла 4, чем информационный импулк: В , поступающий нв его второй счетный вход по шине 30. При первом опро ,кидывании триггера 35 узла 4 импульс фор мируется не на выхода йа на выходе1Оа при втором опрокидывании не нв выходе оа на выходе Ь"Отрицательный знак выходного напряжений преобразователя 25 устанавливается импульсом Ь, проходящим через элемент И 22. оПри уменьшении рассогласования наступает момент, когда по первой шкале интервал рассогласования 61 становится меньше интервала сопряжения. При этом импульс с выхода ц или Ь в зависимости 55 от знака рассогласования) триггера 35 уз- лв 4 ноступает через элемент задержки 40 на первый счетный вход триггера 38 узла 7 позднее, чем импульс с выхода оп или Ь триггера 35 узла 4 поступит на счетный 60вход триггера 38 узла 7. Первое опрокидывание триггера 38 узла 7 происходит от действия импульса по счетному входу д при котором формируется импульс на выходе с 1 . Этот импульс опрокидьввет К-,к триггер 39 узла 7. Потенциалы Я и Ф Р-Я триггера устанавливают элементы И 19 и 22 в состояние запрета, в элементы И 13 и 16 - в состояние разрешения. При этом осуществляется переход на сравнение но в- рой ш кале.11 о шинам 31 и 32 через элементы И 13 и 16 на счетные входы триггера 35 узла 5 поступают информационные импульсы Лк и Б . Узел сравнения 5 и узел сопряжения 8 канала 2 по второй шкале функцио нируют аналогично узлам 4 и 7 в канале1 по первой шкале. Максимальное напряжение в преобразователе 25 устанавливаешьсяимпульсом с выхода С узла. 8, а его знак импульсом с выхода о или с выхода 0 узла 5, которые поступ."от нв знаковый входпреобразователя 5 через элемент И 20 или через элемепг И 23.При ргслвсованиях в пределах млади;ей иквлы когда интервал рассогласованияД больше интервала линейного участка%1 Л задается элементом задержки 40 узла 91 элементы И 13, 14, 16 и 17 уста новлены в состояние разрешения, в элемен ты И 19, 20, 22 и 23 - в состоякие запрета, Информационные импульсы младшей шкалы по шинам 33 и 34 поступают через эпеменгы И 14 и 17 на входы узла срав нения 6. Узлы 6 и 9 канала 3 функциони руют аналогично узлам 4 и 7 или 5 и 8 в старших каналах. Г 1 ри уменьшении рвссог лвсоввния до значения ЬГ( 1 импульс по входу д триггера 38 узла 9 поступает раньше импульса, поступающего по его входуС,поэтому в каждом цикле С триггер 38 узла 9 при первом опрокидывании формируетимпульс нв выходе дв при втором опрокидывании - нв выходе С . Импульсомс выхода д Йтриггер 39 узла 9 устанавливается в состояние, при котором его потенциал является разрешающим для элементов И 15 и 18. Разрешающими дпя них являются и потенциалы Я узлов сопржкения 7, 8 всех старших шкал, Кроме того, элемент И 15 управляется потенциалом Л с выхода узла 6, длительность уровня которого в каждом цикле равна рассол лвсованию 1 а задний фронт совладает с импульсом нв выходе д узла 9, поэтому в каждом цикле элемент И 15 находится в состоянии разрешения в течение интервала Ы , который преобразуется в код путем заполнения преобоазователя 26 тактовымиимпульсами Т, поступающими через шину 35, По заднему фронту потенциала Пэлемент И 15 закрывает вход преобразователя 26, и импульсом с выхода б узла19 через элемент И 18 и блок съема 27производится перезапись кода преобразователя 26 в преобразователь 25,Если рассогласование увеличится до значенияЫ 7то Й-з триггер 39 узла 9 под действием импульса на его выходе 10С опрокидывается, и его потенциалом Яэлементы И 15 и 18 устанавливаются в состояние запрета. Импульсом с выхода С узла9 во все разряды преобразователя 25 записываются единицы, т. е. максимальный 15сигнал, При дальнейшем увеличении рассог.ласования аналогично срабатываютузлысопряжения 8 и 7 старших шкал, и их потенциалами И и :1 поочэредно переводятсяв состояние запрета элементы И 14, 17, Р13,и 16, а в состояние разрешения - элементы И 20, 23, 19 и 22.Устройство формирует разностный сигналбез предварительного преобразования иходных сигналов многошкальных преобразователей в код. В известных устройствахшкалы -шкальных преобразователей сопрягаются числами междушкальной редукцииРу,1 = 2т. е, кратными числу 2, Таадкое ограничение исключает возможность 30оптимальной компановки шкал и монотонногоувеличения числа И.1 квантов (уровней) сигнала ь. -шкальноцр. преобразователя, посИщййр,у"5Устройство без изменений может бытьиспользовано для сравнения сигналов многошкальных преобразователей различных типов:индукционных фазоврашателей с электриче.кой или механической редукцией между шкалами, преобразователей напряжения в сигналы преобразователей с применением опорного генератора пилообразного напряженияили компенсирующего генератора, преобразе 1вателей код - временной интервал,45Формула изобретения1, Многоуровневое устройство для срав нения, содержащее преобразователь временной интервал - код выходы которого через блок выдачи подключены к входам преобразователя код-напряжение, узел сравнения, группы элементов И, о т л и аб чаю ше ес я тем, что, с целью повышения точности работы и расширения диапазона чисел, междушкальной редукции входныхвеличин, в него введены,8 узлов сопрй жения и ( 8 - 1) узлов сравнения. причем 110 первый и второй информационные входыпервого узла сравнения соединены с пер.вымя входными шинами, первый и второйвыходы каждого-го узла сравнения, где1, 2, , 3, подключены к входамД -го узла сопряжения соответственно, апервый выход Я-го узла сопряжения соединен с входами первого и второго алементовИ Д -й группы, другие входы которых поДключены к первым выходам 1, 2 ( - 1)го узлов сопряжения и к (+ 1)-ым входным шинам, кроме алементов И-й группывыходы первого и второго алементовйгруппы, где1, 2 3 - 1) соединеныс входами (+ 1)-го узла сравнения; второй выход каждого-Го узла сопряженияподключен к одним из входов третьего ичетвертого алементов И-й группы, другие входы третьего и четвертого элементовИ-й группы соединены с третьим и четвертым выходами. ф-го узда .сравнения, авыходы третьего и четвертого алементовИ -й группы и третий выход -го узласопряжения подклЮчены к соответствующимвходам преобразователя код-напряжение",одни из входов первого я второго элементовИ ,з-й группы соединены с входной шиной,с четвертым выходом ) -го узла сопряЖенияи с пятым выходом 4-го узла сравнении,а их выходы - с входом преобразователявременной интервал - код и с входомблока выдачи соответственно; одни из входов третьего и четвертого алементов И3-й группы подключены к, первому выходу( Я - 1)-го узла сопряжении.2, Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что в нем узлы сравненИясодержат элементы ИЛИ, триггер с двумясчетными входами, которые соединены свходными шинами узла, а первый и второйвыходы .подкачены через элемент ИЛИ кпервой выходной шине узла третий и четвертый выходы триггера соединены с третьей и четвертой выходными шинами узла ичерез элемент ИЛИ - с второй выходной шиной, а пятый выход - с пятой выходной шиной узла,3. Устройство по п. 1, о т л и ч а юш е е с я тем, что в нем узлы сопряжения содержат триггер с двумя счетнымивходами, элемент задержки и И 8 триггер, причем вход установки в нулевое состояние триггера с двумя счетными входамисоединен через элемент задержки с егопервым счетным входом и с первой входнойшиной узла второй счетный вход триггерас двумя счетными входами соединен со второй входной шиной узла, а первый и второйвыходы - со входами Ктриггера и с571806 г.2 ИИП Подписн з 3034/34 Тираж 81 лиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная,третьей и четвертой выходными шинами уэ ла, выходы Ктриггера подключены к первой и второй выходным шинам узла сопряжения.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1, Авторское свидетельство СССР% 407277, М, Кл. 0 05 В 11/26, 1972 г,2. Ахметжанов А, А., Системы передачиугла повышения точности. М-Л "Энерсия,1966, стр. 30, рис. 1. 14.