Функциональный преобразователь

о и о794639 Сева Ссеетских Сацкалисткческих Республик(45) Дата опубликования описания 13.03.81ие дедам иаебретеккЯ н етирыткй(71) Заявитель Ульяновский политехнический институт(54) фУНКЦИОНАЛЬНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 1Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического регулирования и в электроизмерительных приборах для функционального преобразования в цифровой код амплитудных, постоянных или мгновенных значений тока.Известны функциональные преобразователи электрического тока для получения линейных, квадратичных или иных характеристик преобразования, выполненные в виде четырехполюсников на дискретных нелинейных элементах 111.Однако существующие преобразователи ввиду трудности синхронизации выходного кода с началом цикла измерения имеют сложную конструкцию. Наиболее близким техническим решением к изобретению является преобразователь 12), который содержит общее основание, управляющий электрод и несколько выходных электродов. Падение постоянного преобразуемого входного напряжения на управляющем электроде имеет линейный характер, а величина приложенного к нему входного аналогового напряжения регулирует количество выходных электродов, связанных с общим входом посредством 2инверсного слоя и определяющих собою выходную цифровую величину.Однако этот преобразователь не обеспечивает гальванической развязки входных и 5 выходных цепей, имеет узкий динамическийдиапазон преобразования, низкую чувствительность н узкий класс воспроизводимых функций.Целью изобретения является расширение класса воспроизводимых функций, повышение точности за счет гальванической развязки входных и выходных цепей и расширение динамического диапазона преобразования.Поставленная цель достигается тем, чтофункциональный преобразователь, содержащий прямоугольное изоляционное основание, на одной из поверхностей которого расположен управляющий электрод, и выходные электроды, содержит генератор стробирующих импульсов тока, который подключен к управляющему электроду, и магнитную пленку с прямоугольной петлей гистерезиса, которая нанесена на свободную поверхность прямоугольного изоляционного основания. Выходные электроды нанесены попарно вдоль противоположных краев магнитной пленки и расположены вдоль направления тока через управляю- ЗЮ щий электрод в соответствии с воспроизво 7946393димой функциональной зависимостью. Управляющий электрод выполнен в виде трапецеидальной шины, плошадь которой соответствует диапазону.На фиг. 1 изображен общий вид преобразователя; на фиг. 2 - общий вид и схема подключения преобразователя к генератору стробирующих импульсов тока; на фиг. 3 - зависимость изменения (движения) зоны перемагничивания от величины входного тока; на фиг. 4 - функциональная зависимость количества выходных импульсов от амплитуды входного тока; иа фиг. 5 - эпюры тока и напряжения в различных точках схемы.Функциональный преобразователь содержит прямоугольное изоляционное основание 1, управляющий трапецеидальпый электрод 2, магнитную пленку 3 из материала с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ), выходные электроды 4, нанесенные на пленку 3. В преобразователе постоянных нли мгновенных входных величин (см. фиг. 2) к управляющему электроду 2 подключен генератор сгробирующих импульсов тока 5.Переменный ток 1,при протекании по электроду 2 создает магнитное поле, направленное перпендикулярно к направлению протекания преобразуемого тока по электроду 2 и перпендикулярно к пленке 3. Плотность тока на электроде 2 и соответственно величина магнитной индукции вдоль него неравномерны (большс у узкого конца электрода 2 и меньше у широкого) при любых значениях преобразуемых величин. При величине входного тока 1,. ) 1, (см. фиг, 3) у узкого конца электрода 2 создается магнитное поле с напряженностью НЭ И где Н, - напряжснпосгь магнитного поля способная вызвать исремагничивание пленки 3, Перемагничивание части пленки 3 у узкого конца электрода 2 приводит к образованию зон с противоположной намагниченностью. При этом пред. полагается, что пленка 3 была предварительно намагничена до противоположного магнитного состояния по отношению к магнитному состоянию, создаваемому протекающим входным преобразуемым током. При увеличении входного преобразуемого тока поверхностная плотность тока на электроде 2, а следовательно, и напряженность магнитного поля вдоль электрода 2 будет увеличиваться от узкого конца электрода 2 к широкому. Это приведет к движению границы зон с противоположной намагничсн ностью (см, фиг. 3), что в свою очередь, вызовет скачкообразное изменение магнитной индукции в пленке 3, В результате скачкообразного изменения магнитной индукции на подвижной границе зон с противоположной намагниченностью в пленке 3 индуцируется локальный импульс электрического поля, направленный перпсндпку 15 20 25 35 40 55 60 65 4лярно Вектору магнитногооля и вектору скорости подвижной границы зон с противоположной намагниченностью. Наведенный в пленке 3 импульс электрического напряжения в плоскости магнитной пленки и в направлении, перпендикулярном йротекающсму входному току (как следствие эффекта Баркгаузена для доменных стенок Блоха), по мере движения границы зон с противоположной намагниченностью прикладывается к выходным электродам 4, расположенным на пленке 3 попарно напротив друг друга. Таким образом; на про. тивоположных электродах 4 наводится импульс электрического напряжения, Количество импульсов напряжения на электродах 4 пропорционально величине персмагниченной пленки 3, а следовательно и ьеличине входного тока (см. фиг. 3), протекающего через электрод 2, т, с, максимальной амплитудс тока за данный цикл преобразованияВ зависимости от требуемых максимальных и минимальных значений преобразуемого сигнала электрод 2 при неизменной высоте трапеции может иметь различную площадь поверхности, а следовательно, и различную плотность преобразуемого тока на поверхности электрода, Это позволяет в определенных пределах варьировать величиной динамического диапазона преобразования входной величины как следствие изменения всличины площади трапеции.Величина напряженности магнитного поля вокруг электрода 2 прямо пропорциональна величине протекающего входного тока, поэтому, если электроды 4 расположены попарно через равные промежутки, преобразование носит линейный характер. С целью расширения класса воспроизводимых функций преобразования электроды 4 располагаются на пленке 3 по определенному закону, Следовательно, осуществляя кусочно-постоянную аппроксимацию нелинейной функции у = Р(х) с заменой в интервале постоянным значением ф; (х;) = = сопМ с ошибкой аппроксимации Лггд = Р(х) - ф; (х;) можно с определенной погрешностью йроизводить функциональное преобразование. Так как прн определенных значениях входного тока 1, происходит перемагничивание пленки 3 на определенном расстоянии х; (см, фиг. 3 и 4) и на электродах 4 наводятся импульсы электрического напряжения, количество которых (Л = у) соответствует зависимости у = Р(х), то варьируя в зависимости от требуемого функционального преобразования расположением электродов 4, можно производить преобразование входного тока по квадратичному, логарифмическому или иному закону. Например (см, фиг, 4) для реализации функции преобразования Ж = = Р(1",- ) каждая пара электродов 4 располагаются на пленке 3 на расстояниих = 1от нулевой пары выходныхlэлектродов, расположенной с краю пленки 3 у узкого конца электрода 2.Прп преобразовании постоянного или мгновенного значения входной величины через электрод 2 протекает преобразуемая величина 1. (см. фпг 2), а параллельно к электроду 2 дополнительно подключается генератор стробирующих импульсов тока. Амплитуда стробирующих импульсов тока достаточна для перемагцичивания всей пленки 3, а полярность противоположна полярности преобразуемой входной величины, поэтому в результате взаимодействия магнитных полей, создаваемых входным преобразуемым током и стробирующимп импульсами тока, пленка 3 псремагнитится только на величину прямо пропорциональную постоянному илц мгцовсцному значению входной величины (см. фиг. 5).Так как локальный импульс папрякения наводится у попарно расположенных электродов 4, то осущсствляя параллельное или последовательное их соединение, получить параллельный или послсдовательный число-имп льсцыЙ код,Формул а изобретен и я1, Функциональный преобразователь, содержащцц прямоугольное изоляционное основание, ца одной пз поверхностей кото 6рого расположен плоский управляющийэлектрод, и выходные электроды, отлич аю щ и й с я тем, что, с целью расширениякласса воспроизводимых функций и повыс щения точности работы за счет гальванической развязки входных и выходных цспей, он содержит генератор стробирующихимпульсов тока, который подключен к управляющему электроду, и магнитную10 пленку с прямоугольной петлсй гистерезиса, которая нанесена на свободную поверхность прямоугольного изоляционного основания, выходные электроды нанесены попарно вдоль противоположных краев ма: -15 нитной пленки и расположены вдоль цанравлсния тока через управляющий элскгрод в соответствии с воспроизводимойфункциональной зависимостью.2. Преобразователь по п, 1, о тл ич а ю 20 щн й с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона преобразования, внем управляющий электрод выполнен в виде трапецеидальной токовсдущей шины,площадь которой соответствует заданному25 диапазону.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМо 485467, кл, 6 06 6 7/26, 1975.2. М 1 сгое 1 ес 1 гоп 1 сз апй КеИаЫИу;Ъо 16, 1977, с. 181 в 1 (прототип).