SU1378037A1 - Широтно-импульсный преобразователь - Google Patents

Description

дзт1

Изобретение относитс  к области импульсной техники и может быть использовано в устройствах преобразовани  механических величин в электрические сигналы.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы устройства путем исключени  вли ни  ложных сра- батьшаний компараторов на триггеры считывани  и знака, а также расширение диапазона преобразовани  путем использовани  зон вблизи нул  и отрицательных выходных напр жений регулируемого трансформатора,

На фиг. 1 приведена функциональна  схема широтно-импульсного преобразовател ; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Широтно-импульсный преобразова- тель содержит задающий генератор 1, генератор 2 пилообразного тока, инвертирующий усилитель 3, регулируемый трансформатор 4, блок сравнени  5, содержавши компараторы 6, 7, фор- мирователь 8, элементы 9, 10 совпадений , триггер П знака, элемент 12 ИЛИ, триггер 13 считывани , при этом выход задающего генератора 1 соединен с первым входом триггера 13 счи- тывани , входом формировател  8 и входом генератора 2 пилообразного тока, выход которого соединен с первым входом компаратора 6, входом инвертирующего усилител  3 и входом регулируемого трансформатора 4, вы- ход которого соединен с вторым входо компаратора 6 и первым входом компаратора 7, второй вход которого соединен с выходом инвертирунлцего усилител  3, выхбды компараторов 6, 7 соединены с первыми входами элементов 9, 10 совпадений, вторые входы которых-соединены с выходом формировател  8, а выходы - с входами триггера 1 1 знака и элемента ИЛИ-, выход которого соединен с вторым входом триггера 13 считьшани , выход которого соединен с выходной шиной, а выход триггера I1 знака - с шиной знака.

Регулируемый трансформатор 4 может быть выполнен следующим образом. Обмотка 14 возбуждени  расположена на основании подвижного П-образного конде1 сора 15, выполненного иэ фар ромагнитного материала и охватывающего немагнитное основание 16, на котором расположена вторична  обмотк

д C

n 5 о 0

0

17, при этом вход регулируемого трансформатора 4 соединен с обмоткой 14 возбуждени , а выход - с вторичной обмоткой 17.

Формирователь 8 может быть выполнен в виде преобразовател  короткого импульса Б длинный, например на основе инверторов с КС-св зью между ними, при этом длительность выходно- г.о импульса обеспечиваетс  подбором параметров равной пр мому ходу выходного напр жени  генератора 2 пилообразного тока. Инвертирующий усилитель 3 может быть выполнен на основе операционного усилител  с отрицательной обратной св зью.

Широтно-импульсный преобразователь работает следующим образом.

Подвижна  часть конденсора 15 регулируемого трансформатора 4 перемещаетс  на величину X относительно но точки перекрещивани  проводников вторичной обмотки I7. Знак величины X указывает, с какой стороны of точки перекрещивани  проводников вторичной обмотки 17 осуществл етс  это перемещение.

Выходные импульсы задающего генератора 1 запускают генератор 2 пилообразного тока, который вырабатывает пилообразный сигнал положительной пол рности, которьй преобразуетс  инвертирующим усилителем 3 в пилообразный сигнал отрицательной пол рности . Выходной ток генератора 2 пилообразного тока питает обмотку 14 возбуждени  регулируемого трансформатора 4, на вторичной обмотке 17 ко торого вырабатываетс  напр жение I, равное

.(I)

1, ,

де S - коэффициент пропорционешь- ности, определ емьй элементами регулируемого трансформатора 4, в частности углом между линейными провод- ; никами (электрически не контактирующими между собой в точке перекрещивани  Х 0) вторичной обмотки 17;

X - координата положени  конденсатора 15;

у - временна  производна  функции , описывающей выходной сигнал генератора 2 пилообразного тока;

t - врем .

На участке рабочего хода (б-Тр) внутри периода следовани  Т импульсов с выхода задающего генератора 1 величина у представл етс  пропорциональной зависимостью

у k t, если 0 ti Т

(2)

где k-tgdk- крутизна нарастани  выходного сигнала генератора 2 пилообразного тока . На участке обратного хода (Тр-Т)

величина у. выражаетс , зависимостью

следующего вида

У2 |;|(i-t), если (З)

При положительных значени х величины X (лева  часть временных диаграмм на фиг, 2) на участке рабочего хода значени  выходной величины регулируемого трансформатора 4 положительны , что подтверждаетс  уравнением (1 ).

.В начале каждого цикла преобразовани  (периода) вькодной импульс задающего генератора 1 (фиг. 1) устанавливает триггер 13 считьшани  в еди ничное состо ние и запускает формирователь 8. В момент времени Т, когда происходит сравнение положительных выходных сигналов генератора 2 пилообразного тока и регулируемого трансформатора 4, срабатывает компаратор 6.

Длительность выходных икпульсов формировател  8, когда на его выходе поддерживаетс  сигнал высокого (единичного) уровн , выбрана равной интервалу Т р рабочего хода генератора 2 пилообразного тока.

Поскольку формирователь 8 находитс  в единичном состо нии, сигнал сравнени  с выхода компаратора 6 поступает через элемент 9 совпадений на нулевой вход триггера 11 знака , а через элемент 12 ИЛИ на нулевой вход триггера 13 считывани . Таким образом, интервал t, единичного состо ни  триггера 13 считьюани  определ етс  величиной (абсолютной) входного перемещени  Xj нулевое состо ние триггера 11 знака, сохран ющеес  с предшествующих рассматриваемому циклов преобразовани , определ ет положительность входного параметра , т.е. обеспечивает однозначность выходной информации устройства .

В пределах периода Т на участке обратного хода блок 5 сравнени  зафиксирует еще одно сравнение своих входных сигналов (сигналы У, .в левой части диаграмм на фиг. 2): отрицательного , снимаемого с выхода инвертирующего усилител  3, а также отрицательного, поступающего от регулируемого трансформатора 4 на указанном интервале (Tp- i ), и образуемого за счет дифференцировани  спадающей зависимости (З):

15

-Ь О, если ТрП Т р

(4)

0

5

0

5

0

5

0

5

При отрицательных значени х величины X на участке рабочего хода генератора 2 пилообразного тока сравнение выходного сигнала регулируемого трансформатора 4 (у S- X. у О ) с инвертированным пилообразным сигналом у -у (права  часть временных диаграмм фиг. 2) происходит в момент времени Т, .

Поскольку выход формировател  8 на все врем  рабочего хода находитс  в единичном состо нии, сигнал срабатывани  компаратора 7, фиксирующего зто рабочее сравнение, свободно происходит через элемент 10 совпадений и элемент 12 ИЛИ на нулевой вход триггера 13 считывани , который переключаетс  в единичное состо ние выходными импульсами задающего генератора 1, а через элемент 10 совпадений - на единичный вход триггера 11 знака. Интервал Т единич- ного состо ни  триггера 12 считывани , как и в первом случае, определ ет абсолютную величину координаты перемещени  X ; конденсора 15. Единичное состо ние триггера 11 знака определ ет знак минус считанной информации.

Нерабочие срабатывани  компаратора 6 на участке обратного хода генератора 2 пилообразного тока ( сигналы у в правой части диаграммы фиг.2 и в данном случае (т.е. когда ) не вли ют на состо ни  триггеров 11 и 13 знака и считывани , поскольку формирователь 8 во врем  обратного хода находитс  в нулевом состо нии, поэтому сигнал нерабочего срабатывани  компаратора 6 через элемент 9 совпадений не проходит.

Таким образом, выходна  информаци  устройства представл ет собой

совокупность интервалов единичного состо ни  триггера 13 считывани , длительность которых пропорциональна отклонению конденсора у- 15 от нулевого положени  () в любом из направлений ±Х, а также состо ни  триггера 11 знака (нулевого или единичного ): нулевое состо ние триггера 11 знака соответствует положительной координате X, а единичное состо ние триггера 11 знака - отрицательной координате X,

При включении устройства состо ни  триггера 11 знака и триггера 13

считывани   вл ютс  ПрОИЗВОЛЬНЬПу1И,

Состо ние триггера 11 знака начинает достоверно соответствовать поддиапазону (положительному или , отрицательному ) нахождени  конденсора 15 после первого рабочего (на участке рабочего хода генератора 2) .срабатывани  блока 5 сравнени .

Выходна  информаци  триггера 13 считывани  о положении конденсора 15 внутри положительного или отрицательного поддиапазона преобразовани  начинает становитьс  достоверной после поступлени  на его единичный вход первого выходного импульса задающего генератора 1.

Таким образом, введение в широт- но-импульсный преобразователь новых узлов и св зей позволило производить преобразование перемещени  X в обоих положени х конденсора относительно точки перекрещивани  вторичной обмотки регулируемого трансформатора что увеличивает вдвое общий диапазон преобразовани . Кроме того, устране0

5

0

5

0

5

0

ние вли ни  нерабочих срабатываний компараторов на состо ние триггеров знака и считывани  увеличивает надежность работы устройства.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Широтно-импульсный преобразователь , содержарщй задающий генератор, выход которого соединен с первым входом триггера считывани  и с входом генератора пилообразного тока, выход которого соединен с первым входом первого компаратора и входом регулируемого трансформатора, выход которого соединен с вторым входом первого компаратора, а выход триггера считывани  соединен с выходной шиной, отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона преобразовани  и повышени  надежности , в него дополнительно введены соединенные последовательно инвертирующий усилитель и второй компаратор , формирователь импульсов, два элемента совпадений, элемент ИЛИ и триггер знака, причем вход инвертирующего усилител  соединен с выходом генератора пилообразного тока, вторые входы компараторов объединены , а их выходы соединены с первыми входами элементов совпадений, вторые входы которых соединены с выходом формировател  импульсов, а выходы - с соответствующими входами триггера знака и элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом триггера считывани , вход формировател  соединен с выходом задающего генератора, а выход триггера знака - с шиной знака.