косинусный преобразователь
Классы МПК: | G06G7/22 для нахождения тригонометрических функций; для преобразования координат; для вычисления с помощью векторных величин |
Патентообладатель(и): | Келехсаев Борис Георгиевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-12-30 публикация патента:
10.08.1996 |
Применение: устройство может быть применено в качестве функционального преобразователя для вычисления значений функций cos X при значениях аргумента 0
X
(
/4). Цель изобретения: уменьшение инструментальной погрешности измерений. Сущность изобретения: аппроксимацию осуществляют при помощи линейной и нелинейной функций, что позволяет применить простую аппроксимирующую функцию, реализуемую при помощи малого количества звеньев. Преобразователь содержит сумматор, блок выделения максимума, блок извлечения корня квадратного из разности известной и квадрата неизвестной величин и источник опорного напряжения. Положительный эффект: устройство имеет малое количество звеньев, что позволяет снизить инструментальную погрешность, сохранив при этом высокое быстродействие, низкую методическую погрешность не более 0,3%. 1 ил.
Рисунок 1
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065133/8773.gif)
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065133/8773.gif)
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065020/960.gif)
Формула изобретения
Косинусный преобразователь, содержащий сумматор, первый вход которого является входом преобразователя, отличающийся тем, что в него введены блок выделения максимума и блок извлечения корня квадратного из разности известной и квадрата неизвестной величин, первый вход которого соединен со входом преобразователя, вторые входы сумматора и блока извлечения корня квадратного из разности известной и квадрата неизвестной величин подключены ко входу задания опорного напряжения преобразователя, выходы сумматора и блока извлечения корня квадратного из разности известной и квадрата неизвестной величин подключены ко входам блока выделения максимума, выход которого является выходом преобразователя.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для косинусного преобразования с высоким быстродействием, низкой погрешностью и простотой реализацией в интервале значений аргумента от 0 до![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065020/960.gif)
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065020/960.gif)
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065020/960.gif)
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065203/2065203-2t.gif)
Устройство имеет высокое быстродействие, однако оно имеет довольно большую инструментальную погрешность, которая складывается из погрешности нескольких нелинейных устройство. Наиболее близким по общим техническим признакам является косинусный преобразователь [5] содержащий умножители, сумматоры и источник опорного напряжения для масштабирования преобразования при изменении аргумента от 0 до
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065020/960.gif)
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065133/8773.gif)
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065133/8773.gif)
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065020/960.gif)
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065203/2065203-3t.gif)
cos X C-KX для 0,61
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065133/8773.gif)
где Х значение аргумента;
A, C коэффициенты, выбираемые из условия минимизации погрешности аппроксимации. Цель в косинусном преобразователе, содержащем сумматор, первый вход которого является входом преобразователя, достигается тем, что в него введены блок выделения максимума и блок извлечения корня квадратного из разности известной и квадрата неизвестной величин, первый вход которого соединен со входом преобразователя, вторые входы сумматора и блока извлечения корня квадратного из разности известной и квадрата неизвестной величин подключены ко входу задания опорного напряжения преобразователя, выходы сумматора и блока извлечения корня квадратного из разности известной и квадрата неизвестной величин подключены ко входам блока выделения максимума, выход которого является выходом преобразователя. На чертеже представлена структурная схема косинусного преобразователя. В его состав входят
сумматор 1;
блок 1 извлечения корня квадратного из разности известной и квадрата неизвестной величин;
блок 3 выделения максимума. Блоки в косинусном преобразователе соединены следующим образом. Вход преобразователя соединен с первыми входами сумматора 1 и блока 2 извлечения корня квадратного из разности известной и квадрата неизвестной величин. Источник опорного напряжения Uоп соединен со вторыми входами сумматора 1 и блока извлечения корня квадратного из разности известной и квадрата неизвестной величин. Выход сумматора 1 подключен к первому входу блока 3 выделения максимума, а выход блока 2 для извлечения корня квадратного из разности известной и квадрата неизвестной величин соединен со вторым входом блока 3 выделения максимума, выход последнего соединен с выходом косинусного преобразователя. Косинусный преобразователь работает следующим образом. Входное напряжение Ux, соответствующее величине аргумента Х, поступает на первые входы сумматора 1 и блока 2 извлечения корня квадратного из разности известной и квадрата неизвестной величин. Напряжение Uоп от источника опорного напряжения поступает на вторые входы сумматора 1 и блока 2 извлечения корня квадратного из разности известной и квадрата неизвестной величин. На выходе сумматора 1 получают напряжение U1, которое уменьшается при увеличении входного напряжения Ux. На выходе блока 2 для извлечения корня квадратного из разности известной и квадрата неизвестной величин получают напряжение U2, которое зависит от напряжения Ux. Эти напряжения U1 и U2 поступают на первый и второй входы блока 3 выделения максимума соответственно. Величина напряжения источника опорного напряжения Uоп выбирают такой величины, чтобы при значении входного напряжения Ux=0 на выходе блока 2 извлечения корня квадратного из разности известной и квадрата неизвестной величин получали бы напряжение Uоп, равное величине cosX=cosO=1. Напряжение U2 на выходе блока 2 извлечения корня квадратного из разности известной и квадрата неизвестной величин можно представить в следующем виде:
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065203/2065203-4t.gif)
где коэффициент A выбирают в соответствии с минимальным значением погрешности выполнения равенства (1). Напряжение U1 на выходе сумматора 1 можно записать следующим образом:
U1=CUоп-KUx, (3)
где С и К коэффициенты, выбираемые в соответствии с минимизацией погрешности выполнения равенства (1). Напряжения U1 и U2 поступают на первый и второй входы блока 3 выделения максимума соответственно. При выборе значения A=0,94; C=1,215; K=0,645 на выходе блока 3 выделения максимума получают напряжение, равное U3=Uвых, которое для 0
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065133/8773.gif)
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065133/8773.gif)
для 0
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065133/8773.gif)
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065133/8773.gif)
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065203/2065203-5t.gif)
для 0,61UопUx
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065133/8773.gif)
cosX=U3=1,215Uоп 0,645Ux. Следовательно, получили выражения в соответствии с выражениями (1). Погрешность аппроксимации q можно получить из следующего выражения:
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065203/2065203-6t.gif)
для 0
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065133/8773.gif)
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065133/8773.gif)
q2=[cos X (1,215-0,645 X)]/cos X
для 0,61
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065133/8773.gif)
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065133/8773.gif)
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065133/8773.gif)
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065133/8773.gif)
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065133/8773.gif)
![косинусный преобразователь, патент № 2065203](/images/patents/407/2065133/8773.gif)
сумматор 1 [6a]
блок 2 извлечения корня квадратного из разности известной и квадрата неизвестной величин [7]
блок 3 выделения максимума [6б]
Класс G06G7/22 для нахождения тригонометрических функций; для преобразования координат; для вычисления с помощью векторных величин