SU748135A1

SU748135A1 - Signal-to-its mean value converter

Info

Publication number: SU748135A1
Application number: SU782603977A
Authority: SU
Inventors: Виктор Дмитриевич Кравченко; Григорий Яковлевич Левинсон; Светлана Павловна Гаврилова
Original assignee: Всесоюзный заочный машиностроительный институт
Priority date: 1978-04-14
Filing date: 1978-04-14
Publication date: 1980-07-15

Description

Изобретение относитс к автомати ке и измерительной технике и может быть использовано, например, в адап тивных системах управлени дл преобразовани напр жени в его средне значение на фиксированном временном интервале или в интеграторах с измен ющимис в широком диапазоне посто нными интегрировани . известны преобразователи сигнала в его среднее значение 1 , содержа щие интегрирующие цепочки, выходы которых подключены к суммирук цему магнитному усилителю. Преобразовате работает в качестве датчика напр же ни фиксированной частоты и непригоден дл преобразовани сигналов плавно измен ющегос уровн с переменным временем интегрировани . Выходной сигнал интегратора може быть записан в виде: i , U у Х.ср, гдеТГаКС - посто нна интегрировани - временной интервал интегрировани , Uj( - среднее значение преобразуемого напр жени в интервале Т. Из формулы (1) видно, что только при const преобразуемое напр жение равно UXCP Известны преобразователи 2 с переменной посто нной времени интегрировани , которые содержат интегратор с измен емой внeшни ш устройствами величиной обратной св зи, определ ющей посто нную интегрировани . Преобразователь позвол ет непрерывно интегрировать входную величину в пределах больших.посто нных времени интегрировани . К недостаткам преобразовател относ тс необходимость применени внешних устройств дл изменени величины обратной св зи, а также неширокий диапазон его работы, обусловленный применением интегратора с большой посто нной интегрировани , а следовательно , инерционностью. Прототипом изобретени вл етс преобразователь 3 , содержащий формирователь коммутирук цих импульсов, формирователь запаздывающих импульов , соединенный с управл ющим входом ереключател , выход которого соедиен со входом интегратора, датчик икла, соединенный с ключом на входе реобразовател и блоком записи и ранени информации. Преобразователь существл ет поочередное интегрироваие сигнального и опорного напр жеий и преобразование временных интералов , определ емых моментами равентва нулю напр жений интегратора, в числовой эквивалент среднего значени напр жени в пределах цикла преобразовани , задаваемого периодом коммутирующего напр жени .The invention relates to automation and measurement technology and can be used, for example, in adaptive control systems for converting a voltage into its average value over a fixed time interval or in integrators with variable constants varying over a wide range. signal converters to its mean value 1 are known, which contain integrating chains, the outputs of which are connected to a summed-up magnetic amplifier. The transducer works as a sensor with a fixed frequency and is not suitable for converting signals of a smoothly varying level with a variable integration time. The integrator output signal can be written in the form: i, U at H.cp, where TGaX is the integration constant, the integration time interval, Uj (is the average value of the transformed voltage in the interval T. From the formula (1) it is clear that only with const convertible voltage is equal to UXCP Converters 2 with variable constant integration time are known, which contain an integrator with a variable external device, the feedback value that determines the constant integration. The converter allows you to continuously integrate the input The value is within the long fixed integration time. The disadvantages of the converter include the need to use external devices to change the feedback value, as well as the narrow range of its operation, due to the use of an integrator with large constant integration and, therefore, inertia. is a converter 3 containing a driver for switching pulses, a driver for delaying pulses connected to a switch control input, an output to It is connected to the input of the integrator, and the sensor is connected to the key at the input of the converter and the information recording and wounding unit. The converter is the alternate integration of the signal and reference voltages and the conversion of the time integrals determined by moments of the integrator to zero voltages into the numerical equivalent of the average voltage value within the conversion cycle specified by the switching voltage period.

Недостатком преобразовател вл етС неширокий диапазон его работы, обусловленный стабильностью интервала преобразовани и дискретностью преобразовани .The disadvantage of the converter is its narrow range of operation, due to the stability of the conversion interval and the resolution of the conversion.

Цель изобретени - расширение диапазона работы преобразовател .The purpose of the invention is to expand the range of operation of the converter.

Эта цель достигаетс тем, что в преобразователь введены сумматор, элементы И,дополнительный интегратор и ключи, причем вход дополнительного интегратора соединен с инверсным выходом переключател , выходы интеграторов через сумматор подключены к информационному входу блока записи и хранени информации. Выходы формировател коммутирующих импульсов соединены со входами формировател запаздывающих импульсов и одними входами элементов И, к другим входам которых подключены соответствующие выходы формировател запаздывающих импульсов . Выходы элементов И соединены с управл ющими входами ключей, включенных в разр дные цепи соответствующих интеграторов и соединенных с управл ющими входами блока записи и хранени информации.This goal is achieved by adding an adder, AND elements, an additional integrator, and keys to the converter, the additional integrator input is connected to the inverse switch output, and the integrator outputs are connected via an adder to the information input of the recording and storing unit. The outputs of the generator switching pulses are connected to the inputs of the generator of delayed pulses and one of the inputs of the elements And, to the other inputs of which are connected the corresponding outputs of the generator of delayed pulses. The outputs of the And elements are connected to the control inputs of the keys included in the discharge circuits of the respective integrators and connected to the control inputs of the recording and storing unit.

На чертеже представлена функциональна схема предлагаемого преобразовател .The drawing shows the functional diagram of the proposed Converter.

.-Преобразователь содержит формирователь 1 ком1-1утирующих импульсов, подключенный через формирователь 2 запаздывающих импульсов к управл ющему входу переключател 3, пр мой и инверсный выходы которого соответственно соединены через интеграторы 4 и 5,,основной и дополнительный, с входом сумглатора 6, соединенного с входом блока1 7 записи и хранени информации . Пр мой выход формировател 1 колрутирукнцих импульсов и инверсный выход формировател 2 запаздывающих импульсов подключены ко входам элемента И 8, а инверсный выход формировател 1 и пр мой выход формировател 2 - ко входам элемента И 5. Выходы элементов И 8 и 9 подключены к управл ющим входам ключей 10 и 11, включенных в разр дные цепи интеграторов 4,5.. -The converter contains a shaper 1 com-1 tracing pulses connected via a shaper 2 delay pulses to the control input of switch 3, the direct and inverse outputs of which are connected via integrators 4 and 5, respectively, primary and secondary, to the input of the totalizer 6 connected to input block 1 7 record and store information. The direct output of the imaging unit 1 of the collimated pulses and the inverse output of the imaging device 2 delayed pulses are connected to the inputs of the element And 8, and the inverse output of the imaging device 1 and the direct output of the imaging device 2 to the inputs of the element And 5. The outputs of the elements And 8 and 9 are connected to the control inputs keys 10 and 11 included in integrator discharge circuits 4,5.

Выход датчика 12 цикла преобразовани соединен со входом выдачи информации блока 7 записи и хранени информации .The output of the conversion cycle sensor 12 is connected to the information output input of the information recording and storage unit 7.

Блок записи и хранени информации может быть выполнен в виде аналогоцифрового блока (см. прототип) или, например, в виде блока аналоговой пам ти (см. чертеж), включающего ключи записи 13 и выдачи 14 информации , буферные усилители 15 и 16, конденсатор 17 и логический элемент ИЛИ-НЕ 13. Выходы датчика 12 информации 7 и входом устройства - ключом 19, подключающим источник преобразуемого сигнала к преобразователю (не показан).The information recording and storage unit can be made in the form of an analog-digital block (see prototype) or, for example, in the form of an analog memory block (see drawing), including recording keys 13 and information output 14, buffer amplifiers 15 and 16, capacitor 17 and the OR-NOT gate. 13. The outputs of the sensor 12 are information 7 and the input of the device is a key 19 connecting the source of the converted signal to a converter (not shown).

Преобразователь работает следующим обоазом. . .The converter works as follows. . .

Из напр жени опорной частоты fo (например, напр жени промышленной сети, так как особых требований к стабильности частоты не предъ вл етс ) формирователь 1 коммутирующих импульсов вырабатывает импульсы со скважностью Q-2, которые задерживают в формирователе 2 на врем тг, равное времени разр да интегратора. Наиболее просто формирование задержанных импульсов можно осуществить из того же напр жени опорной частоты fQ, но на другом, чем в формирователе 1, уровне, если опорное напр жение U вл етс ,например, синусоидальным .From the voltage of the reference frequency fo (for example, the voltage of the industrial network, since there are no special requirements for frequency stability), the shaper 1 of the switching pulses produces pulses with a duty cycle Q-2, which delay in the shaper 2 for the time tg equal to yes integrator. Most simply, the formation of delayed pulses can be accomplished from the same voltage of the reference frequency fQ, but at a different level than the former 1, if the reference voltage U is, for example, sinusoidal.

Датчик 12 цикла преобразовани через ключ 19 подключает источник преобразуемого сигнала ко входу переключател 3, и сигнал и поступает на вход интегратора 4 или 5 в зависимости от наличи или отсутстви управл ющего импульса на выходе формировател 2 запаздывающих импульсов. Перед началом интегрировани каждый из интеграторов разр жаетс через соответствующий ключ 10 или 11, который управл етс логическими элементами И 8 (или 9). Элемент И 8 управл ет интегратором 5 в моменты его разр дки, соответствующие наличию ког.-мутирующего импульса -на выходе формировател 1 и отсутствию запаздывающего импульса на выходе формировател 2, производ щего подключение данного интегратора, а элемент И 9 - по той же цепи интегратором 4 в моменты отсутстви коммутирующего импульса и наличи запаздывгиощего импульса на обоих его входах, т.е. в момент, предшествующий включению интегратора 4. Интеграторы 4 и 5 поочередно подключаютс дл интегрировани входного сигнала U через переключатель 3 и производ т интегрирование входного сигнала в соответствии с выражением (1) в пределах длительности импульса и паузы Т ц формировател 2 запаздывающих импульICOB , т.е. непрерывно. Полный цикл интегрировани , задаваемый сигналом 5 датчика 12, разбиваетс таким образомA conversion cycle sensor 12, via switch 19, connects the source of the signal to be converted to the input of switch 3, and the signal enters the input of integrator 4 or 5, depending on the presence or absence of a control impulse at the output of shaper 2. Before the start of integration, each of the integrators is discharged through the corresponding key 10 or 11, which is controlled by the AND 8 (or 9) logic elements. Element AND 8 controls integrator 5 at the time of its discharge, corresponding to the presence of a coh-mutating pulse — at the output of the driver 1 and the absence of a retarded pulse at the output of the driver 2 that connects this integrator, and the element 9 - along the same circuit by the integrator 4 at the moments of the absence of a switching pulse and the presence of a delayed pulse at both its inputs, i.e. at the time preceding switching on the integrator 4. The integrators 4 and 5 are alternately connected to integrate the input signal U via switch 3 and integrate the input signal according to expression (1) within the pulse duration and pause time T c formaker 2 delayed pulses ICOB, t. e. continuously. The full integration cycle defined by the signal 5 of the sensor 12 is broken up in this way.

на конечную сумму дискретных значений длительностей импульсов и пауз коммутирующего напр жени , в пределах которых производитс непрерывное интегрирование входного сигнала U, пол ,ный интеграл которого в интервгше времени Тц, задаваемом датчиком 12 цикла , определ етс выражением: Т„ щ. + . . .+U. :)с,. , V После окончани цикла интегрировани соответствующий интегратор переводит с в режим Пс1м ти уровн интегрированного напр жени , соответствующего моменту размыкани подвижного контак та переключател . Интегрирование тем временем происходит в другом интеграторе , а значение интегрированного напр жени предыдущего цикла суммируетс в сумматоре б с текущим значением интегрированного напр жени . Запись интегрированного сигнала в блок 7 записи и хранени информации происходит непрерывно или периодичес ки, например, с помощью элемента ИЛИ-НЕ 18, управл ющего ключом 13 за писи, который подключает вход буферного усилител 15, имеющего низкое входное сопротивление, к сум атору 6 и зар жает конденсатор 17 в короткое врем ,который при наличии высокого выходного сопротивлени усилител 15 может длительное врем сохран ть сво зар д. При новом зар де конденсатора происходит сугФ ирование данного значени напр жени со значением предыдущего цикла записи, т.е. реализуетс выражение 2. После окончани цикла преобразовани датчик 12 выдае сигнал, по которому включаетс ключ 14, и записанное и сохраненное значение и Ср. через буферный усилитель 16 выдаетс внешним потребител м. Датчик цикла тем же сигналом производит отключение ключа 19, заканчива тем самым процесс интегрировани Уход посто нных времени интегрировани -г, , и Cj, . за врем Т ц мал, а поскольку каждый разfor the final sum of discrete values of the pulse durations and pauses of the switching voltage, within which the input signal U is continuously integrated, the full integral of which in the interval Tz, specified by the 12th cycle sensor, is defined by the expression: T n. +. . . + U. :)with,. , V After the end of the integration cycle, the corresponding integrator transfers from the Ps1m mode to the level of the integrated voltage corresponding to the instant of opening of the moving contact of the switch. The integration in the meantime occurs in another integrator, and the value of the integrated voltage of the previous cycle is summed up in the adder b with the current value of the integrated voltage. The integrated signal is recorded in block 7 for recording and storing information continuously or periodically, for example, using an OR-NOT 18 element controlling the recording key 13, which connects the input of the buffer amplifier 15 having a low input impedance to sum 6 and It charges the capacitor 17 in a short time, which, in the presence of a high output impedance of the amplifier 15, can maintain its charge for a long time. With a new charge of the capacitor, this voltage value is coagulated with the value of the previous value The recording records, i.e. Expression 2 is implemented. After the end of the conversion cycle, the sensor 12 outputs a signal on which the key 14 is turned on, and the recorded and stored value and Cp. through the buffer amplifier 16 is outputted by external consumers. A sensor of the loop with the same signal disconnects key 19, thereby completing the integration process. Leaving the constant integration time –y, and Cj,. for time T c small, and since every time

происходит разр д интегратора, ошибка не накапливаетс . Преобразователь применим в широком диапазоне временных интервалов усреднени Тц (0,1500с: ) и его погрешность (не более 2% UCP) от времени усреднени не зависит , Фор1.1ула изобретени Преобразователь сигнала в его среднее значение, содержащий формирователь коммутирующих импульсов, формирователь запаздывающих импульсов, соединенный с управл ющим входом переключател , выход которого соединен со входом интегратора, датчик цикла, , соединенный с ключом на входе преобразовател и блоком записи и хранени информации, отличающийс тем, что, с целью расширени диапазона работы преобразовател , в него введены сумматор,элементы И, дополнительный интегратор и ключи, причем вход дополнительного интегратора соединен с инверснь1м выходом переключател , ВЕЛСОДЫ интеграторов через сумматор подключены к информационному входу блока записи и хранени информации, выходы формировател коммутирунедих импульсо)з соединены со входами формировател запаздывающих импульсов и одними входами элементов И, к другим входам которых подключены соответствующие выходы формировател запаздывающих импульсов , выходы элементов И соединены с управл ющими входами ключей, подключенных в разр дные цепи соответствующих интеграторов, и с управл ющими входами блока записи и хранени информации . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Шапило В.П. Автоматизированный вентильный электропривод. М., Энерги , 1969, с. 189-197. 2.Аналоговые запоминающие адаптивные элементы. Под. ред. Б.С.Сотскова, 1973, с. 142-144. 3.Шл ндин В.М. Цифровые измерительные преобразовательные приборы, 1973, с. 185-186 (прототип).integrator discharge occurs, error does not accumulate. The converter is applicable in a wide range of time intervals of averaging TC (0.1500s:) and its error (no more than 2% UCP) does not depend on averaging time, For1.1ula of the invention The signal converter into its average value, containing a driver of switching pulses, a driver of delayed pulses connected to the control input of the switch, the output of which is connected to the integrator input, a loop sensor, connected to the key at the input of the converter and the information recording and storing unit, characterized in that expanding the operating range of the converter, an adder, elements I, an additional integrator and keys are entered into it, the input of the additional integrator is connected to the inverse output of the switch, and the integrators are connected via an adder to the information input of the recording and storing unit, the outputs of the switch impulse generator are connected with the inputs of the delayed pulse former and with the same inputs of the And elements, to the other inputs of which the corresponding outputs of the latent pulse former are connected mpulsov, elements and outputs are connected with the control inputs of switches being connected in The discharge circuit corresponding integrators and with the control inputs of the recording unit and information storage. Sources of information taken into account in the examination 1.Shapilo V.P. Automated valve actuator. M., Energie, 1969, p. 189-197. 2. Analogue storage adaptive elements. Under. ed. B.Sotskov, 1973, p. 142-144. 3. Shtl Ndin V.M. Digital measuring converters, 1973, p. 185-186 (prototype).

Claims

Claim

A signal converter to its average value, comprising a switching pulse generator, a delayed pulse generator connected to a control input of the switch, the output of which is connected to an integrator input, a cycle sensor,. connected to a key at the input of the converter and an information recording and storage unit, characterized in that, in order to expand the range of operation of the converter, an adder, I elements, an additional integrator and keys are introduced into it, the input of the additional integrator connected to the inverse output of the switch, outputs integrators through the adder are connected to the information input of the information recording and storage unit, the outputs of the switching pulse generator are connected to the inputs of the delayed pulse generator and are alone in by the moves of AND elements, to the other inputs of which the corresponding outputs of the delayed pulse former are connected, the outputs of the AND elements are connected to the control inputs of the keys connected to the discharge circuits of the corresponding integrators, and to the control inputs of the recording and storage unit.