PL44161B1 - - Google Patents

Description

.Opublikowano dnia 20 stycznia .1961 r.G063 l/a fllBLlOTEKAl AlrMlAl A&AjJ l/00 1, .12 ,m, Jfi ToUtechiLlka Waiszaiuska ((Krtedfa .Automatyki h :T«lei»etT.hflnikl)*) Warszawa, Polska Uklatt przetwornika clo liiottelowanria charakterystyki nieliniowej Hatent trwa od dnia: lO maja : i06O r.^Wyaaiaz&k id+lyczy ' okladu przetwornika do mtfdcl»w3HMa "charakterystyki nieliniowej, w ;«eaegóin6eci *-chawritfteryfclyki pratkaznikocwej ^w* matematycznych ttftaftsynaeh analogowych, ^Iietwnatyewietaaaasajwy cLaeloBom., obok liez- -nyth 'zastosowan 4o *razwaazyrauila /zagadnien Z'igrtedziny oiilUi^te<*ift%i,^lgfctnMi)!fci.taerody- ~«*BWflci, »4u»nLUciKcji ^pcazygtyt±L, foudgwy okre¬ tów itd., sa przeznaczone ncaHatez < do projek¬ towa***, rJaadamia 1 i i49»k*tsji tpa»ametrów ukla- • dów *Jt«j&ami«flRyeh 2 .(dziedziny automatyki, a w aKzególno^iL^kladów.praekaznitów,0 cha- rakteofsigrce \*jykaeujacej atrcfy nieczuiosci i petlenhiatesegy.,AAasayaa analogowa moze -od¬ twarzac psace kazdego prgekazaaika przez za¬ danie jej 1-odpowiednich parametrów, albo tez moze byc rfeczcma -z. rzeczywi^tyini -elementami ukladu.^lekirycHi^go i wówczas modeluje cze¬ sci tylko #r •f) Wlasciciel patentu -oswiadczyl, ,ze wspól¬ twórcami ^yynalasku sa jjiigr inz. Andrzej Stewa- <£»ien i w&gr 1 iaz. rZfcigaiew Szopiinski.Rozwiazanie -zagadnien swiazatiycjh /z pzaoa przekaznika olrzjrawije sie vw paateci jgykresu jego charakterystyki na papierze Jub w - obrazu. ose^legrafóeznego.^Modelowanie charakterystyki przekaznikowej w ..znanych matematycznych maszynach analo¬ gowych .nastrecza jednak .powazne trudnosci tecjiniczne, wynikajace przede wszystkim stacl, ze .znane .uklady .modelowe .charakterystyki przekaznikowej wymagaja zajecia stosunkowo znacznej liczby podstawowych czlonów Jtnaszy- ny, tak zwanych wzmacniaczy . cpesacyjnych, co wobec ograniczonej ogólnej liczby czlonów znacznie zweza zakres mozliwosci zastosowania . maszyny.'Wynalazek -ma na <<:elu stworzenie Aikiadu, -fctóry dzieki zastosowaniu -dodatniego spreze¬ nia zwrotnego w korzystnym 1 ukladzie linio¬ wych i nieliniowych elementów -iMaftlftfltrwytth pozwala na uzycie tylko stosunkowo niewiel¬ kiej liczby czlonów maszyny analogowej i tym samym znacznie rozszerza zakres jej zastosowanw badaniach dynamicznych ukladów przekaz¬ nikowych.Na rysunku fig. 1 przedstawia rózne charak¬ terystyki przekazników, fig. 2 — znany uklad do modelowania charakterystyk, fig 3 — zna¬ ny uklad uniwersalny do modelowania charak¬ terystyki przekaznikowej, fig. 4 — uklad we¬ dlug wynalazku do modelowania charaktery¬ styki przekaznikowej, fig. 5 — charakterystyki wzmacniaczy ukladu, fig 6 — przyklady cha¬ rakterystyk przekaznikowych osiaganych za po¬ moca ukladu wedlug wynalazku.Fig. 1 przedstawia typowe charakterystyki przekazników, które imozna odtwarzac w analo¬ gowej maszynie matematycznej za pomoca zna¬ nych ukladów. Charakterystyki sa oznaczone literami od A do £ w kolejnosci wzrastajacej szerokosci petli histerezy.Fig. 2 przedstawia znany uklad do modelo¬ wania charakterystyk przekaznikowych. Uklad ten zawiera dwa wzmacniacze operacyjne 1 i 2 z ogranicznikami diodowymi w obwodzie sprze¬ zenia zwrotnego i jeden wzmacniacz operacyj¬ ny sumujacy 3. Ograniczniki diodowe podobnie jak przekaznik zmieniaja napiecie wyjsciowe przy zmianie znaku napiecia wejsciowego. Je¬ zeli nie ma sygnalu wejsciowego, to dzieki stalym napieciom + U0 i — U0 przylozonym do zacisków wejsciowych wzmacniaczy opera¬ cyjnych 1 i 2, napiecie na wyjsciu wzmacniacza operacyjnego sumujacego 3 jest równe zeru.Gdy jednak w miare wzrastania napiecia wej- ciowego zmieni sie biegunowosc napiecia wy¬ padkowego, np. na wejsciu wzmacniacza 1, to na wyjsciu wzmacniacza sumujacego zjawi sie nagle napiecie 2E. Czesc tego napiecia wzieta z dzielnika napiec zostaje doprowadzona jako dodatnie sprzezenie zwrotne na wejscie wzmac¬ niaczy operacyjnych 1 i 2. Dzieki temu gdy sygnal wejsciowy maleje, to zmiana znaku na¬ piecia na wyjsciu np. wzmacniacza 1 nastepuje teraz nie dla wartosci elLe = U0 , lecz dla wartosci Ewe = U0 — Ua. W podobny spo¬ sób dziala dolna czesc ukladu gdy sygnal wejs¬ ciowy ma inna biegunowosc.Uklad podany na fig 2 jest w zasadzie uni¬ wersalny, jednak duza wada tego ukladu jest trudne nastawienie napiec polaryzujacych: Eit E2, E3, E4. Napiecia te musza byc nastawio¬ ne zgodnie z nastepujacymi zaleznosciami ma¬ tematycznymi: — E4 + E4 = 0; E2 — E3 = 0 - E4 — E3 = — 2E; E2 + E4 = 2 E Techniczna realizacja omawianego ukladu na standartowych maszynach analogowych napo¬ tyka na trudnosci. Czesto trzeba uzyc znacznej liczby wzmacniaczy operacyjnych do budowy ukladu przedstawionego na fig. 2. Jako przy¬ klad mozna podac, ze w angielskim analizato¬ rze „Short" nalezy uzyc do tego celu az sie¬ dem czlonów operacyjnych; schemat takiego ukladu jest przedstawiony na fig. 3. Uklad ten jest skomplikowany, poniewaz wzmacniacze 2 i 3 ograniczajace modul napiecia maja do¬ datni wspólczynnik wzmocnienia (ograniczniki diodowe sa narysowane symbolicznie, w rze¬ czywistosci uklad polaczen jest bardziej zlo¬ zony) dlatego wynikla koniecznosc zastosowa¬ nia inwentora 5. Nieliniowe wzmacniacze ope¬ racyjne maszyny analogowej „Short" nie maja mozliwosci wprowadzenia na wejscie stalego napiecia polaryzujacego, wobec czego jest ko¬ nieczne zastosowanie wzmacniaczy 6 i 7. Z ana¬ lizy ukladu przedstawionego na fig. 3 wynika, ze w analizatorze „Short" do zmodelowania charakterystyki przekaznikowej ze strefa nie- czulosci i z petla histerezy trzeba zastosowac 7 czlonów operacyjnych. Poniewaz pojemnosc analizatora wynosi 18 czlonów, zatem uklad wedlug fig. 3 absorbuje 39% ogólnej pojemno¬ sci maszyny, a wiec w duzym stopniu uszczupla mozliwosci matematyczne analizatora.Uklad wedlug wynalazku przedstawiony na fig. 4 zawiera tylko dwa wzmacniacze opera¬ cyjne. Pierwszy wzmacniacz 1 posiada sprzeze¬ nie zwrotne przez element liniowy R2i, drugi zas wzmacniacz posiada w obwodzie sprzeze¬ nia zwrotnego ograniczniki diodowe, które ograniczajac modul napiecia wyjsciowego, od¬ twarzaja wysokosc petli histerezy. Ponadto przed wejsciem do wzmacniacza operacyjne¬ go 2 sa równiez wlaczone ograniczniki diodo¬ we, które odtwarzaja strefe nieczulosci charak¬ terystyki przekaznikowej.Omówiony uklad przetwornika wedlug wy¬ nalazku dziala w sposób opisany ponizej. Je¬ zeli opornosci beda nastawione na wartosci R112 = °0 i Rui = R2i, to przebieg napiecia na wyjsciu wzmacniacza 1 bedzie liniowy, jak przedstawia wykres A na fig. 5, natomiast laczna charakterystyka wzmacniaczy 1 i 2 be¬ dzie nieliniowa, jak uwidocznia wykres B na fig. 5- Jezeli opornik Ril2 zostanie nastawiony na pewna skonczona wartosc wówczas napiecie na wyjsciu pierwszego wzmacniacza 1 bedzie sie zmienialo zgodnie z charakterystyka A, przedstawiona na fig 6, natomiast napiecie wyjsciowe calego ukladu wedlug wynalazku be- - 2 -dzie mialo typowy przebieg charakterystyki przekaznikowej B na fig. 6.Szerokosc petli histerezy + U charaktery¬ styki przekaznikowej B (fig. 6) jest nastawia¬ na za pomoca opornika Ru2. Przyjmujac R21 = Rm mozna wykazac, ze napiecie U a bedzie okreslone nastepujaca zaleznoscia ma¬ tematyczna: UA=E, R2 iwy max Rll2 Pozostale wartosci charakterystyki przekazni¬ kowej B sa nastawiane za pomoca potencjo¬ metrów ukladu, a mianowicie napiecie — U0 jest nastawiane za pomoca potencjometru Eif napie¬ cie + U0-— za pomoca potencjometru Et, napdecie — E,j — za pomoca potencjometru E3 i napiecie + EQ --za pomoca potencjometru E4.Uklad przetwornika wedlug wynalazku po¬ zwala na otrzymanie dowolnej charakterystyki przekaznikowej wedlug fig. 1 w pelnym za¬ kresie napiec. Poniewaz do modelowania za¬ danej charakterystyki nieliniowej w ukladzie wedlug wynalazku wystarcza stosunkowo mala liczba wzmacniaczy operacyjnych, wiec koszt przetwornika jest nizszy niz znanych ukladów, wymiary jego sa mniejsze, natomiast nieza¬ wodnosc dzialania jest zwiekszona. Ponadto wazna zaleta ukladu wedlug wynalazku jest bardzo latwe nastawianie zadanych charakte¬ rystyk, przy czym poszczególne odcinki charak¬ terystyk sa nastawiane za pomoca oddzielnych galek bez obawy wzajemnego wplywu jednej wartosci na druga jak w znanych ukladach, w których osiagniecie zadanych wartosci by¬ najmniej nde jest latwe. Ogólnie wiec mozna po¬ wiedziec, ze wynalazek w sposób bardzo pro¬ sty i tani umozliwia realizacje stosunkowo skomplikowanego przebiegu o szczególnym znaczeniu dla techniki. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Uklad przetwornika do modelowania charak¬ terystyki nieliniowej, w szczególnosci do mode¬ lowania charakterystyki przekaznikowej ze strefa nieczulosci i z petla histerezy w mate¬ matycznej maszynie analogowej, znamienny tym, ze posiada dwa wzmacniacze operacyjne polaczone kaskadowo, z których pierwszy za¬ wiera na wejsciu i w obwodzie sprzezenia zwrotnego tylko elementy liniowe, drugi zas wzmacniacz operacyjny zawiera na wejsciu i w obwodzie wlasnego sprzezania zwrotnego elementy nieliniowe, w szczególnosci ogranicz¬ niki diodowe, i jest polaczony dodatnim sprze¬ zeniem zwrotnym z wejsciem pierwszego wzmacniacza operacyjnego. Politechnika Warszawska Katedra Automatyki i Telemechaniki Zastepca: mgr inz. Henryk Dziatlik rzecznik patentowy J UUy a U^J u*e VL u„e Ftg 1 ^jL=J^-J ng. 8Do opisu patentowego itr -441Si ng* ;F%gS£ .^ f«f S&6 Fig.4 El h-"»-J 2456. RSW „Prasa", Kielce [E i L:« ~K Al ; \-4^iA PL