Фильтр среднего значения сигнала

) Авторы нзобретенн А. Па верчков 7) Заявитель 54) ФИЛЬТР СРЕДНЕГО ЗНАЧЕНИЯ СИГНАЛА Изобретение о ке и может исп е необходима л тносится к электротех ользоваться в система иквидация или минами ких помех различной ч полезного, среднего ия периоцичес ы и выделение начения сигнала на фиг. 2 - принциновного блока фильтра- временные диаграммы торых точках фильтра. Известен фильтр среднего значения сигнала, содержащий блок управления коммутаторами, основной блок фильтрации, выполненный в вице ряда интеграторов, входами соединенных с выходами входного коммутатора, в выходами - с входам выходного коммутатора и с вхо дами разрядного коммутатора, выход которого подключенк общей шине устройства 1).Оцнако известный фильтр среднего значения сигнала имеет невысокую точность фильтрации в условиях действия помех с изменяющимся периодом.Цель изобретения - повышение точности фильтрации в условиях действия помех с изменяющимся периодом. Цель достигается тем, что в фильтрсреднего значения сигнала, содержащий блок управления коммутаторами, основной блок фильтрации, выполненный в виде ряца ннтегратора, входами соединенных с выходамн входного коммутатора, а выходамис входами выходного коммутатора и с входамн разрядного коммутатора, выхоц которого подключен к общей шине устройства, ввецен дополнительный блок фильтрации, аналогичный основному блоку фнльтрацяи, и выходной управляемый целнтель напряжений, сигнальный вход которого подключен к выходу основного блока фильтрации, управляющий вход - к выхоцу дополннтельного блока фильтрации, к входу которого подключен источ них постоянного напряжения.На фиг, 1 изображена структурнаяэлектрическая, схема фильтра среднего значения сигнала;пиальная схема осции; на фиг, 3 напряжений в неко3 80фильтр среднего значения сигнала соцержит- блок 1 управления коммутаторами, основной блок 2 фильтрации, выполненный в виде ряда интеграторов 3, входами соединенных с выходами входногокоммутатора 4, а выхоцами - с входами выходного коммутатора 5 и с входами разрядного коммутатора 6, выхо дкоторого подключен к общей шине 7.Кроме того, фильтр содержит дополнительный блок фильтрации, аналогичный основному блоку 2 фильтрации, В него входятдополнительные ряд интеграторов 9, входной коммутатор 10, выхоцной коммутатор 11 и разрядный коммутатор 12, подключенный к общей шине 7; выходной управляемый целитель 13 напряжения иисточник 14 постоянного напряжения.Для обеспечения автоматической установки частоты коммутации интеграторов,равной частоте помехи, в него вводитсяна входе фильтра блок 15 синхрониза-.ции,В основном блоке 2 входной коммутатор 4 содержит ключи 16-18, ряд интеграторов 3 содержит интеграторы 19-21,выходной коммутатор 5 - ключи 22-24,а разрядный коммутатор 6 - ключи25-27.,О(фиг. 3) - напряжения па управляющих входах входного коммутаторе 4 и дополнительного входногокоммутатора 1 О ЪТ ЗА м 24пряжения на управляюших входах выходного коммутатора 5 и дополнительноговыходного коммутатора 11; Оущ, О3 - напряжения на управляющихвходах разрядного коммутатора 6 и цополнительного разрядного коммутатора12; 0, Оо, ц - напряжения на выходах интеграторов 19 21; Об - напряжение на выходе выходного коммутатора 5; 0 - сигнал на входе фильтра.фильтр работает следующим образом.На вход фильтра поступает сигнал8, представляющий собой сумму полезного постоянного напряжения и периодического напряжения помехи ( фиг. 2, О) .На управляющие входы входного коммутатора 4 с блока 1 управления коммутаторами поступают напряжения , Ь, ц . Первым замыкаетсяключ 16 положительным напряжениемО Ключи 17 и 18 разомкнутыжк как на входы поступают нулевыезначения 0и О ., Входной сигнал0 через замкнутый ключ 16 поступаетна интегратор 19. Напряжение на его выходе возрастает от нулевого значения 1232 4(фиг. 3,01), В интервале интегрирования входного сигнала интегратором 19ключи 22 и 27 разомкнуты, так как наих управляющие входы поступают нулевыезначения напряжений Ц и 0По истечении времени Т, равного периоду коммутации интеграторов, ключ 16размыкается, а ключ .22 замыкаетсяблагодаря соответствующему изменениюнапряжений Ои 0 , На интервалеЙЬзамкнутого состояния ключа 22, такжеравном Т, на общий выход выходногокоммутатора 5 поступает неизменное наэтом интервале напряжение интегратора19, так что Ц - 0 . В рассматриваемом случае Т равно периоцу помехина входе фильтра, поэтому на интервалезамкнутого состояния ключа 22 на выходе выхоцного коммутатора 5 будет иметьместо постоянное напряжение О, пропорциональное постоянной, т, е. полезнойсоставляющей напряжения Цх .По истечении интервала Т ключ 22размыкается, а ключ 27 замыкается соответствующим изменением напряжений)яди )щ на управляющих входах этихключей. Конденсатор интегратора 19разряжается через ключ 27 до нуля и,таким образом, интегратор 19 будет подготовлен к следующему циклу работы.Цикл работы интеграторов 1921 состоит из трех,.равных Т, временных интервалов: получение и обработка сигнала;выдача сигнала; обнуление, причем каждый 35из интеграторов в одно и тоже время находится в отличной от двух других интеграторов фазах этого цикла (фиг. 3).Вследствие этого одиниз ключей выходного коммутатора 5 всегда замкнут и навыходе его имеет место напряжение, пропорциональное постоянной составляющейвходного сигнала, Этот коэффициент пропорциональности при постоянном коэффициенте передачи (постоянной времени)интеграторов определяется периодомкоммутации интеграторов Т, т. е. выходное напряжение выхоцного коммутатора 5 определяется постоянной составляющей входного напряжения и величиной Т. 0Дополнительный блок 8 фильтрации работает аналогично основному блоку 2фильтрации, что обеспечивается идентичностью параметров интеграторов, а такжесинхронностью управления интеграторами.Отличие состоит лишь в том, что общий 55вход дополнительного входного коммутора 10 подключен к источнику 14 постоянного напряжения, величина выходнго напряжения которого является неиэ5 8012 менной, вследствие чего выходное напряжение дополнительного выходного коммутатора 11 изменяется только с изменением частоты коммутации 1/Т.5При изменении частоты помехи в Цсоответственно изменяется чаСтота выходного сигнала блока 15 синхронизации, а также частота выходнык сигналов блока 1 управления коммутаторами. 10Период коммутации устанавливаетсяравным новому значению периоца помехи, вслецствие чего в выкодном напряжении Ц отсутствует погрешность,обусловленная наличием периодической 1помехи на входе фильтра,Изменение частоты коммутации интеграторов вызывает изменение коэффициента передачи интеграторов, т. е. изменяется напряжение на общем выкоде вы пходкого коммутатора 5 при неизменнойпостоянной составляющей входного сигнала О . В такой же степени, а именнопропорциоально периоду коммутации Тинтеграторов, изменяется коэффициент 25передачи интеграторов дополнительногоряда интеграторов 9 и напряжение навыхоце дополнительного выходного коммутатора 11. Напряжения с выкодов выходного коммутатора 5 и дополнительно- ЗОго выходного коммутатора 11 поступаютна входы выходного управляемого делителя 1 Э напряжения, Так как цри изменении коммутации интеграторов эти напряжения изменяются одинаково, то выходноенапряжение выкодного управляемого делителя 13 напряжения, являющееся частнымот деления Цб на Ц, не зависит. отчастоты коммутации ийтеграторов, а онределяется постоянной полезной составляю. 32 4щей напряжения на вкоде фильтра. Таким образом, предлагаемый фильтр среднего значения сигнала обеспечивает ликвидацию в фильтруемом сигнале периодической помехи изменяющейся частоты при инвариантности коэффициента передачи к частоте периодической помеки. Следовательно, увеличивается точность фильтрации вследствие ликвидации помех не только постоянной, но и переменной частот.Формула изобретенияФильтр среднего значения сигнала, содержащий блок управления коммутаторамиосновной блок фильтрации, выполненныйв виде ряда интеграторов, вкоцами соединенных с выкодами входного коммутатора,а выходами - с входами выходного коммутатора и с входами разрядного коммутатора, выход которого подключен к общей шине устройства, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности фильтрации в условияк действия помех с изменяющимся периодом,в него ввецвн дополнительный блок фильтрации, аналогичный основному блокуфильтрации, и выходной управляемый делитель напряжения, сигнальный вкод которого подключен к выходу основногоблока фильтрации, управляющий вкод квыходу дополнительного блока фильтрации, к вхбду которого подключен источние постоянного напряжения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Шипилко В. П. Автоматизированныйвентильный электропривод. М "Энергия,1969, с. 189 196.801232 Ууп КуЯ Составитель Н. ПантелееваРедактор М. Ткач Техред М. Лоя Корректо ая наб., д иал ППП "Патент, г, Ужгород, ул. Проектная аз 10455/77 Тираж 999 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж,. Рауш