Гистерезисный преобразователь

 

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения воспроизведения гистерезисной функции с наклонным участком обратной или прямой ветви характеристики. Гистерезисный преобразователь содержит компаратор, булевый элемент "исключающее ИЛИ" и ключи. 2 ил.

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.

Известны гистерезисные преобразователи (см., например, фиг. 5б, в описании изобретения к Патенту РФ 2029367, кл. G 06 G 7/25, 1995 г.), которые воспроизводят гистерезисную функцию с наклонным участком обратной ветви характеристики.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных гистерезисных преобразователей, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что для настройки на воспроизведение гистерезисной функции с наклонным участком прямой ветви характеристики требуется изменение схемы соединения внутренних узлов преобразователя.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является, принятый за прототип, гистерезисный преобразователь (фиг. 2 в описании изобретения к А.с. СССР 1288723, кл. G 06 G 7/25, 1987 г.), который содержит компаратор и воспроизводит гистерезисную функцию с наклонным участком обратной ветви характеристики.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что для настройки на воспроизведение гистерезисной функции с наклонным участком прямой ветви характеристики требуется изменение схемы соединения внутренних узлов преобразователя. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения воспроизведения гистерезисной функции с наклонным участком обратной или прямой ветви характеристики без изменения схемы преобразователя.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в гистерезисном преобразователе, содержащем компаратор, неинвертирующий и инвертирующий входы которого подключены соответственно к выходу и информационному входу гистерезисного преобразователя, особенность заключается в том, что в него введены первый и третий ключи, выполненные замыкающими, второй и четвертый ключи, выполненные размыкающими, и булевый элемент "исключающее ИЛИ", первый вход которого подключен к выходу компаратора и к управляющему входу первого и второго ключей, присоединенных выходами к неинвертирующему входу компаратора, инвертирующий вход которого соединен с входом четвертого ключа, второй вход булевого элемента "исключающее ИЛИ" является входом управления гистерезисного преобразователя, а выход соединен с управляющим входом третьего и четвертого ключей, присоединенных выходами к второму выходу гистерезисного преобразователя, первый, второй и третий настроечные входы которого образованы входами соответствующих ключей.

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".

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.

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".

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого гистерезисного преобразователя.

На фиг. 2 изображены графики воспроизводимых им функций.

Гистерезисный преобразователь содержит компаратор 1; булевый элемент "исключающее ИЛИ" 2; первый ключ 3₁, выполненный замыкающим; второй ключ 3₂, выполненный размыкающим; третий ключ 3₃, выполненный замыкающим; четвертый ключ 3₄ выполненный размыкающим. Первый, второй и третий настроечные входы преобразователя образованы соответственно входами ключей 3₁, 3₂ и 3₃, а его информационным входом является инвертирующий вход компаратора 1, соединенный с входом ключа 3₄, первый и второй выходы Z₁ и Z₂ преобразователя образованы соответственно объединенными неинвертирующим входом компаратора 1, выходами ключей 3₁, 3₂ и объединенными выходами ключей 3₃, 3₄, выход компаратора 1 соединен с управляющим входом ключей 3₁, 3₂ и с первым входом элемента 2, второй вход которого является входом управления преобразователя, а выход соединен с управляющим входом ключей 3₃, 3₄.

Работа предлагаемого гистерезисного преобразователя осуществляется следующим образом. На его информационный вход и первый, второй, третий настроечные входы подаются соответственно аналоговые сигналы (напряжения) x и x₁, x₂ < x₁, x₃. Напряжения на выходах преобразователя определяются выражениями (1) где k = Z₁ - x, I(k) есть единичная функция, равная единице при k ≥ 0 или нулю при k < 0, есть сигнал на входе управления преобразователя, . Таким образом, согласно (1) гистерезисный преобразователь при f = 0 воспроизводит гистерезисную функцию (фиг. 2б) с наклонным участком обратной, а при f = 1 - гистерезисную функцию (фиг. 2в) с наклонным участком прямой ветви характеристики. При этом по выходу Z₁ воспроизводится функция прямоугольного гистерезиса, изображенная на фиг. 2а.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый гистерезисный преобразователь обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как обеспечивает воспроизведение гистерезисной функции с наклонным участком обратной или прямой ветви характеристики без каких-либо схемных изменений.

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, спецпроцессоров 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.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Формула изобретения

Гистерезисный преобразователь, содержащий компаратор, причем неинвертирующий и инвертирующий входы компаратора подключены соответственно к выходу и информационному входу гистерезисного преобразователя, отличающийся тем, что в него введены первый и третий ключи, выполненные замыкающими, второй и четвертый ключи, выполненные размыкающими, и булевый элемент "исключающее ИЛИ", первый вход которого подключен к выходу компаратора и к управляющему входу первого и второго ключей, присоединенных выходами к неинвертирующему входу компаратора, инвертирующий вход которого соединен с входом четвертого ключа, второй вход булевого элемента "исключающее ИЛИ" является входом управления гистерезисного преобразователя, а выход соединен с управляющим входом третьего и четвертого ключей, присоединенных выходами к второму выходу гистерезисного преобразователя, первый, второй и третий настроечные входы которого образованы входами соответствующих ключей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2