Pierwszenstwo: Opublikowano: 10.VI.1970 60055 KI. 42 m4,7/22 MKP G 06 g Wspóltwórcy wynalazku ^^ Klembowski Warszawa (Polska) pólwlasciciele patentu: Witold Zydanowicz, Warszawa (Polska) ws Sposób wytwarzania schodkowego napiecia aproksymujacego proporcjonalnie funkcje kolowe kata oraz uklad do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób cyfrowego wytwarzania schodkowego napiecia aproksymuja- cego proporcjonalnie funkcje kolowe kata oraz uklad do stosowania tego sposobu.Wynalazek moze znalezc zastosowanie w syste¬ mach i urzadzeniach, w których wystepuje koniecz¬ nosc przekazywania danych katowych na odleg¬ losc. Moze on równiez znalezc zastosowanie w przy¬ padkach, w których funkcje kolowa kata nalezy przetworzyc na odpowiednio dokladna wartosc na¬ piecia proporcjonalnego do tej funkcji kolowej.Znane sa rózne sposoby wytwarzania napiecia proporcjonalnego do sinusa i cosinusa kata.Jeden z nich polega na zastosowaniu plaskiego drutowego potencjometru liniowego, po powierzch¬ ni którego obraca sie szczotka zbierajaca napiecie.Jezeli potencjometr ten jest zasilany napieciem stalym, to napiecie zbierane z wirujacej szczotki jest w przyblizeniu proporcjonalne do sinusa i co¬ sinusa kata obrotu tej szczotki. Zasadnicza i po¬ wazna wada tego sposobu jest duza zawodnosc spowodowana zastosowaniem styków ruchomych.Uzyskanie duzej dokladnosci i niezawodnosci w róznych warunkach klimatycznych, przy wykorzy¬ staniu tego sposobu jest niemozliwe.Drugi ze znanych sposobów polega na zastoso¬ waniu fotooptycznego przetwornika analogowo-cy- frowego z obrotowa tarcza kodowa, na której za¬ programowane sa dyskretne wartosci funkcji kolo¬ wych. Na wyjsciu przetwornika analogowo-cyfro- wego uzyskuje sie sygnal cyfrowy, który jest prze- 10 15 20 sylany do napieciowego przetwornika cyfrowo-ana- logowego. Schodkowe napiecie na wyjsciu prze¬ twornika cyfrowo-analogowego aproksymuje z pew¬ na dokladnoscia pozadana funkcje kolowa. Podsta¬ wowa wada tego sposobu jest trudnosc wykona¬ nia tarczy kodowej przetwornika analogowo-cyfro- wego. Trudnosci z wykonaniem tej tarczy rosna niewspólmiernie szybko wraz ze wzrostem wyma¬ gan dotyczacych dokladnosci sposobu. Sposób ten wymaga, w przypadku duzej dokladnosci, zasto¬ sowania ukladów elektronicznych takich jak fo- toelementy, wzmacniacze pradu stalego o parame¬ trach trudnych praktycznie do osiagniecia.Trzeci ze znanych sposobów polega na zastoso¬ waniu selsyna zasilanego napieciem przemiennym, posiadajacego dwa wyjscia, na których amplitudy napiec sa proporcjonalne do sinusa i cosinusa kata polozenia wirnika selsyna. Po wyprostowaniu wyj¬ sciowych napiec selsyna uzyskuje sie napiecia pro¬ porcjonalne do sinusa i cosinusa kata polozenia wirnika selsyna. Podstawowa wada tego sposobu jest mala dokladnosc, ograniczona przez doklad¬ nosc selsyna. Selsyny o bardzo duzych dokladnos¬ ciach nie sa produkowane ze wzgledów technolo¬ gicznych.Wada pierwszego i trzeciego sposobu jest to, ze w przypadku przesylania informacji na odleglosc istnieje koniecznosc przetwarzania analogowych napiec wyjsciowych na sygnaly cyfrowe. Po prze¬ slaniu nalezy z kolei przetworzyc sygnaly cyfrowe na analogowe. 600553 Celem wynalazku jest podanie sposobu oraz ukladu do wytwarzania schodkowego napiecia aproksymujacego proporcjonalnie funkcje kolowe kata, nie posiadajacego wyzej wymienionych wad, a wiec obywajacego sie bez koniecznosci stosowa¬ nia ruchomych styków, skomplikowanych i dro¬ gich tarcz kodowych, malo dokladnych selsynów, umozliwiajacego osiagniecie duzej dokladnosci oraz pozwalajacego na latwe ;przesylanie danych kato¬ wych na odleglosc. \ Cel ten zostal osiagniety dzieki przetworzeniu .; wartosci kata na ciag impulsów o Okresie odwrot¬ nie proporcjonalnym; do pochodnej tego kata wzgledem czasu, wyodrebnieniu z tego ciagu im¬ pulsów tych, które wystepuja w najblizszych chwi- 15 lach czasowych po tym,: gdy- idealna funkcja ko¬ lowa osiaga wartosc odpowiadajaca najblizszemu poziomowi dyskretnemu, a nastepnie zliczeniu wy¬ odrebnionych impulsów. Biezaca zliczona wartosc jest miara chwilowej wartosci funkcji kolowej, za- 20 pisana w sposób cyfrowy, umozliwiajacy -przeka- - zywanie danych katowych na odleglosc. Biezaca zli¬ czona wartosc przetwarza sie nastepnie w prze¬ tworniku cyfrowo-analogowym na schodkowe na¬ piecie aproksymujace proporcjonalnie funkcje ko- 25 lowe kata.Uklad do stosowania sposobu zawiera tor zlo¬ zony z szeregowego polaczenia przetwornika ana- logowo-cyfrowego, ukladu gubiacego impulsy, licz¬ nika rewersyjnego i przetwornika cyfrowo-analo- 30 gowego, przy czym do licznika rewersyjnego i prze¬ twornika cyfrowo-analogowego przylaczony jest uklad zmiany znaku.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym.fig. 1 35 przedstawia schemat blokowy ukladu do stosowa¬ nia sposobu, fig. 2 przykladowe przebiegi elek¬ tryczne.Przetwornik analogowo-cyfrowy 1 przetwarza wielkosc analogowa kata oznaczonego na fig. 1 jako 40 kat a na ciag impulsów b, których okres jest od¬ wrotnie proporcjonalny do pochodnej kata a wzgle¬ dem czasu. Okres ciagu impulsów b jest tak do- brany, aby dla kata a równego — przypadala cal¬ kowita liczba tych okresów.Uklad gubiacy impulsy 2 gubi z ciagu impulsów b niektóre impulsy. Na wyjsciu ukladu gubiacego impulsy 2 ukazuja sie impulsy c w chwilach cza¬ sowych bliskich tym, w których idealna funkcja 5C kolowa osiaga wartosc odpowiadajaca odpowied¬ niemu poziomowi dyskretnemu. Na wyjsciu ukladu gubiacego impulsy 2 ukazuje sie wtedy najblizszy pózniejszy impuls wejsciowy z ciagu impulsów b.Uklad gubiacy impulsy 2 moze wyprowadzac pewne stale opóznienie impulsów c.Licznik rewersyjny 3 zbudowany jest z n ele¬ mentów statycznej techniki dwustanowej, np. z n przerzutniików. Na wejscie licznika rewersyjnego 3 podawany jest ciag impulsów c wyjsciowych z ukladu gubiacego impulsy 2. Liczba n przerzutni- 60 ków jest narzucona przez maksymalna liczbe im¬ pulsów c, odpowiadajaca katowi a równemu — ..Licznik rewersyjny 3 zmienia kierunek zliczania impulsów c po dojsciu do kazdego z dwu konco- G3 60055 4 wych stanów. Kazdy z n elementów statycznej techniki dwustanowej licznika rewersyjnego 3 po¬ siada osobne wyjscie dwustanowe, na których uzy¬ skuje sie wielkosci wyjsciowe d1? d2,...., dn, sygnali- 5 zujace aktualny stan kazdego z elementów.Licznik rewersyjny 3 posiada ponadto specjalne Wyjscie dwustanowe, na którym wystepuje wiel¬ kosc e, sygnalizujaca stan zapelnienia lub wyzero¬ wania licznika rewersyjnego 3. Stany te pojawiaja 10 sie kolejno w momentach czasowych odpowiadaja¬ cych wielokrotnosciom kata a równego — . Stan licznika rewersyjnego 3 w danym momencie czasu okresla w przyblizeniu wartosc funkcji kolowej, zapisana cyfrowo.Przetwornik cyfrowo-analogowy 4 jest np. ukla¬ dem dekodera drabinkowego ze wzmacniaczem operacyjnym. Przetwornik cyfrowo-analogowy 4 posiada n wejsc cyfrowych, do których doprowa¬ dzono odpowiednio wielkosci wyjsciowe licznika rewersyjnego 3 &u d2, ..., dn. Do przetwornika cyf- rowo-analogowego 4 doprowadza sie napiecie od¬ niesienia f. Na wyjsciu przetwornika cyfrowo-ana- logowego 4 uzyskuje sie napiecie schodkowe h aproksymujace proporcjonalnie zadana funkcje ko¬ lowa. Przetwornik cyfrowo-analogowy 4 przeksztal¬ ca przyblizona wartosc funkcji kolowej, zapisana w sposób cyfrowy na wartosc analogowa.Uklad zmiana znaku 5 sluzy do zmiany znaku napiecia schodkowego h aproksymujacego propor¬ cjonalnie zadana funkcje kolowa. Do wejscia dwu¬ stanowego ukladu zmiany znaku 5 doprowadza sie wielkosc e, natomiast do wejscia analogowego tego ukladu doprowadza sie stale naciecie g. Sygnalem wyjsciowym ukladu zmiany znaku 5 jest napie¬ cie odniesienia f, wykorzystywane w przetwornika cyfrowo-analogowym 4, zmieniajace znak dla co drugiej zmiany wielkosci e w przypadku funkcji ko¬ lowych sina i cosa oraz dla kazdej zmiany wiel¬ kosci e w przypadku funkcji kolowych tga i ctga.Zmiany znaku napiecia odniesienia f maja wiec TC miejsce dla wielokrotnosci kata a równego —.W przypadku, gdy napiecie g nie jest stale, lecz jest funkcja czasu, napiecie schodkowe h, uzyska¬ ne na wyjsciu przetwornika cyfrowo-analogowego 4 jest iloczynem chwilowej wartosci funkcji kolo¬ wej kata a i chwilowej wartosci napiecia g.Na fig 2 przedstawiono przebiegi elektryczne w ukladzie do stosowania sposobu dla najprostszego przypadku, gdy kat a rosnie liniowo w czasie i przykladowo dla funkcji kolowej sina. PL