RU2188453C1

RU2188453C1 - Bidirectional limiter

Info

Publication number: RU2188453C1
Application number: RU2001129763/09A
Authority: RU
Inventors: Д.В. Андреев
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2001-11-02
Publication date: 2002-08-27

Abstract

FIELD: automatic control and analog computer engineering. SUBSTANCE: bidirectional limiter that may be used for building functional units of analog computers, automatic monitoring and control facilities, analog processors, and the like has two relators 1₁,1₂ each incorporating comparator 2 whose noninverting and inverting inputs are connected to first and second inputs of relator, respectively; first input of first relator 1₁ is connected to data inputs of bidirectional limiter; newly introduced in each relator are EQUIVALENCE gate 3, making and breaking switches 4₁,4₂ whose outputs and control input are connected to relator input and to gate 3, respectively, first and second inputs of the latter being connected, respectively, to switch output and to relator control input; first and second inputs of relator are connected to inputs of making and breaking switches, respectively; outputs of first and second relators 1₁,1₂ are connected, respectively, to first input of second relator 1₂ and to output of bidirectional limiter. Device provides for reproducing functions of bidirectional limiting levels of analog signal x by reference voltages x₁ and x₂ both at x₁<x₂ and x₁>x₂. EFFECT: enlarged functional capabilities. 3 dwg

Description

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров и др. The invention relates to automation and analog computing and can be used to build functional units of analog computers, means of automatic regulation and control, analog processors, etc.

Известны двусторонние ограничители (см. например фиг. 13 в описании изобретения к а.с. СССР 1300507, кл. G 06 G 7/25, 1987г.; фиг.3б в описании изобретения к а.с. СССР 1679507, кл. G 06 G 7/25, 1991г.), которые воспроизводят функцию двустороннего ограничения уровней аналогового сигнала х опорными напряжениями х₁ и х₂ (х₁<х₂).Two-way limiters are known (see, for example, FIG. 13 in the description of the invention to the USSR AS 1300507, class G 06 G 7/25, 1987; FIG. 3b in the description of the invention to the USSR AS 1679507, class G 06 G 7/25, 1991), which reproduce the function of two-sided limitation of the levels of the analog signal x reference voltages x ₁ and x ₂ (x ₁ <x ₂ ).

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных двусторонних ограничителей, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что функция двустороннего ограничения воспроизводится только при x₁<x₂.The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using the known two-sided limiters is limited functionality, due to the fact that the two-way limit function is reproduced only at x ₁ <x ₂ .

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип двусторонний ограничитель (фиг. 2 в описании изобретения к а.с. СССР 1317460, кл. G 06 G 7/25, 1987г.), который содержит два релятора и воспроизводит функцию двустороннего ограничения уровней аналогового сигнала х опорными напряжениями х₁ и х₂ (х₁<х₂).The closest device of the same purpose to the claimed invention according to the totality of features is a bilateral limiter adopted as a prototype (Fig. 2 in the description of the invention to the USSR AS 1317460, class G 06 G 7/25, 1987), which contains two relays and reproduces the function of the two-sided limitation of the levels of the analog signal x reference voltages x ₁ and x ₂ (x ₁ <x ₂ ).

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что указанная функция воспроизводится только при x₁<х₂.The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using the prototype is limited functionality due to the fact that this function is reproduced only when x ₁ <x ₂ .

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения воспроизведения функции двустороннего ограничения уровней аналогового сигнала х опорными напряжениями x₁ и x₂, как при х₁<х₂ так и при х₁>x₂.The technical result of the invention is the expansion of functionality by providing a duplex function for limiting the levels of an analog signal x by reference voltages x ₁ and x ₂ , both for x ₁ <x ₂ and for x ₁ > x ₂ .

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в двустороннем ограничителе, содержащем два релятора, каждый из которых содержит компаратор, подключенный неинвертирующим и инвертирующим входами соответственно к первому и второму входам релятора, первый вход первого релятора соединен с информационным входом двустороннего ограничителя, в каждый релятор введены логический элемент, воспроизводящий операцию Эквивалентность, замыкающий и размыкающий ключи, подсоединенные выходами и управляющим входом соответственно к выходу релятора и выходу логического элемента, подключенного первым и вторым входами соответственно к выходу компаратора и входу управления релятора, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом замыкающего и входом размыкающего ключей, выход первого и выход второго реляторов подключены соответственно к первому входу второго релятора и выходу двустороннего ограничителя. The specified technical result during the implementation of the invention is achieved in that in a two-way limiter containing two relators, each of which contains a comparator connected by non-inverting and inverting inputs respectively to the first and second inputs of the relator, the first input of the first relator is connected to the information input of the two-way limiter, in each the relator introduced a logical element that reproduces the Equivalence operation, closing and opening keys connected by outputs and a control input respectively, to the output of the relator and the output of the logic element connected by the first and second inputs, respectively, to the output of the comparator and the input of the control of the relator, the first and second inputs of which are connected respectively to the input of the closing and input of the disconnecting keys, the output of the first and the output of the second relators are connected respectively to the first input of the second a relator and an exit of a bilateral limiter.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна". The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the set of essential features of the analogue, allowed to identify the set of essential distinguishing features in relation to the applicant’s technical result in the claimed device set forth in the claims. Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:
- дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;
- замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
- исключение какой-либо части (элемента) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата;
- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;
- выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;
- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.To verify the compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the claimed device from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not derive explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the technical result is not revealed from the prior art determined by the applicant, in particular, the following transformations are not provided for by the claimed invention:
- addition of a known product by any known part (s) attached to it according to known rules to achieve a technical result in respect of which the effect of such additions is established;
- replacement of any part (s) of a known product with another known part to achieve a technical result, in respect of which the effect of such a replacement is established;
- the exclusion of any part (element) of the product with the simultaneous exclusion of the function due to its presence and the achievement of the usual result for such exclusion;
- an increase in the number of elements of the same type to enhance the technical result due to the presence in the tool of just such elements;
- the implementation of a known tool or part (s) of a known material to achieve a technical result due to the known properties of this material;
- creating a tool consisting of known parts, the choice of which and the connection between them are based on known rules, recommendations, and the technical result achieved in this case is due only to the known properties of the parts of this tool and the connections between them.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень". The described invention is not based on a change in the quantitative characteristic (s), the presentation of such signs in relationship, or a change in its form. This refers to the case when the fact of the influence of each of these characteristics on the technical result is known, and new values of these signs or their relationship could be obtained on the basis of known dependencies and patterns. Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

На фиг.1 представлена схема предлагаемого двустороннего ограничителя. На фиг.2 изображены графики воспроизводимой им функции. Figure 1 presents a diagram of the proposed bilateral limiter. Figure 2 shows graphs of the function reproduced by him.

Двусторонний ограничитель содержит первый и второй реляторы 1₁ и 1₂. Каждый релятор содержит компаратор 2, подключенный выходом к первому входу логического элемента 3, воспроизводящего операцию Эквивалентность, второй вход которого является входом управления релятора, а выход соединен управляющим входом замыкающего и размыкающего ключей 4₁ и 4₂, выходы которых объединены и образуют выход релятора, первым и вторым входами которого являются соответственно неинвертирующий и инвертирующий входы компаратора 2, присоединенные соответственно к входам ключей 4₁ и 4₂. Первый вход релятора 1₁, подключенного выходом к первому входу релятора 1₂, и выход релятора 1₂ образуют соответственно информационный вход и выход двустороннего ограничителя.The two-way limiter contains the first and second relays 1 ₁ and 1 ₂ . Each relator contains a comparator 2, connected by an output to the first input of the logic element 3, which reproduces the Equivalence operation, the second input of which is the relay control input, and the output is connected by the control input of the closing and disconnecting keys 4 ₁ and 4 ₂ , the outputs of which are combined and form the relay output, the first and second inputs of which are the non-inverting and inverting inputs of the comparator 2, respectively, connected to the inputs of the keys 4 ₁ and 4 ₂ , respectively. The first input of the relay 1 ₁ connected by the output to the first input of the relay 1 ₂ , and the output of the relay 1 ₂ respectively form the information input and output of the two-way limiter.

Работа предлагаемого двустороннего ограничителя осуществляется следующим образом. The work of the proposed bilateral limiter is as follows.

На его информационный вход и вторые входы реляторов 1₁, 1₂ подаются соответственно аналоговый сигнал (напряжение) х и опорные напряжения х₁, х₂; на входах управления реляторов 1₁, 1₂ фиксируются соответственно необходимые управляющие сигналы f₁,f₂∈{0,1}. Если на входе управления релятора присутствует логический "0" (логическая "1") и сигнал на его первом входе больше либо меньше сигнала на его втором входе, то ключ 4₁ соответственно разомкнут (замкнут) либо замкнут (разомкнут), а ключ 4₂ соответственно замкнут (разомкнут) либо разомкнут (замкнут). Следовательно, если на входе управления релятора присутствует логический "0" (логическая "1"), то этот релятор будет выделять на своем выходе наименьший (наибольший) из сигналов, действующих на его первом и втором входах. Таким образом, при f₁=1, f₂=0, x₁<х₂ и при f₁= 0, f₁= 1, x₁>x₂ ограничитель (фиг.1) будет воспроизводить функции, графики которых изображены на фиг.2а и фиг.2б соответственно.An analog signal (voltage) x and reference voltages x ₁ , x ₂ are supplied to its information input and the second inputs of the relators 1 ₁ , 1 _2, respectively; at the control inputs of the relators 1 ₁ , 1 _{2, the} necessary control signals f ₁ , f ₂ ∈ {0,1} are respectively fixed. If at the control input of the relator there is a logical "0" (logical "1") and the signal at its first input is more or less than the signal at its second input, then key 4 _{1 is} respectively open (closed) or closed (open), and key 4 ₂ respectively closed (open) or open (closed). Therefore, if at the control input of the relator there is a logical "0" (logical "1"), then this relator will select at its output the smallest (largest) of the signals acting on its first and second inputs. Thus, with f ₁ = 1, f ₂ = 0, x ₁ <x ₂ and with f ₁ = 0, f ₁ = 1, x ₁ > x _{2, the} limiter (Fig. 1) will reproduce the functions whose graphs are shown on figa and figb respectively.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый двусторонний ограничитель обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как обеспечивает воспроизведение функции двустороннего ограничения уровней аналогового сигнала х опорными напряжениями х₁ и х₂, как при x₁<х₂, так и при x₁>x₂.The above information allows us to conclude that the proposed two-way limiter has wider functionality compared to the prototype, as it provides the reproduction of the two-way function of limiting the levels of the analog signal x reference voltages x ₁ and x ₂ , both for x ₁ <x ₂ and x ₁ > x ₂ .

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в области автоматики и аналоговой вычислительной техники в качестве функционального узла аналоговых вычислительных машин, систем автоматического регулирования и управления и др.;
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed device:
- a tool embodying the claimed device in its implementation, is intended for use in industry, namely in the field of automation and analog computing as a functional unit of analog computers, automatic control systems and others;
- for the claimed device in the form described in the independent clause of the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application or known prior to the priority date is confirmed;
- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is able to ensure the achievement of the perceived by the applicant technical result.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость". Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Claims

A two-way limiter containing two relays, each of which contains a comparator connected by non-inverting and inverting inputs to the first and second inputs of the relator, the first input of the first relator is connected to the information input of the two-way limiter, characterized in that a logic element is introduced into each relator that reproduces the operation Equivalence, closing and opening keys connected by outputs and a control input respectively to the output of the relator and the output of the logic element, connected by the first and second inputs, respectively, to the comparator output and the relay control input, the first and second inputs of which are connected respectively to the input of the closing and input of the disconnecting keys, the output of the first and the output of the second relators are connected respectively to the first input of the second relay and the output of the two-way limiter.