DE2047087C3

DE2047087C3 - Funktionsgenerator

Info

Publication number: DE2047087C3
Application number: DE2047087A
Authority: DE
Inventors: Edwin 7126 Sersheim Fauser; Guenter 7022 Leinfelden Schirmer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1970-09-24
Filing date: 1970-09-24
Publication date: 1979-03-29
Also published as: FR2107929A1; US3708659A; DE2047087B2; GB1371025A; DE2047087A1; CH531755A; FR2107929B1; GB1362570A

Description

Die Erfindung betrifft einen Funktionsgenerator zur elektrischen Nachbildung von beliebigen Funktionen mit einer unabhängigen Veränderlichen durch stückweise, insbesondere lineare Approximation der Funktion mit zwei Spannungsgebern, denen je eine von zwei miteinander synchronisierten Abgriffsanordnungen zugeordnet ist, von denen die erste Abgriffsanordnung ein ihrer Stellung am Spannungsgeber entsprechendes elektrisches Signal für die unabhängige Veränderliche der Funktion abgibt, und von denen die zweite Abgriffsanordnung ein die abhängige Veränderliche der

ίο Funktion charakterisierendes Signal liefert

Bekannte Funktionsgeneratoren dieser Art, z.B. Diodenfunktionsgeneratoren, haben den Nachteil, daß die nachzubildende Funktion durch die Steilheit der geraden Verbindungsstücke zwischen zwei Punkten

xjyi eingestellt wird. Soll ein Punkt xjy, geändert werden, so muß die Steilheit der geraden Verbindungslinie vom vorhergehenden zum nachfolgenden Punkt neu festgelegt und eingestellt werden.
Weiterhin ist es aus Fi f er, Analogue Computation, McGraw-Hill 1961, Seite 347 ff, bekannt Funktionsgeneratoren mittels zwei angezapfter Potentiometer zu realisieren. Den Anzapfungen des Potentiometers werden eingeprägte Spannungen zugeführt, die an einem weiteren Potentiometer abgegriffen werden, wobei die Schleifer dieses Potentiometers entsprechend einer vorgegebenen Funktion auf einer Walze aufgebracht sind. Die interpolierte Funktion erhält man nach F i f e r dadurch, de3 der Abgriffschieiter des angezapften Potentiometers mittels einer Servoeinrichtung entsprechend der einstellbaren unabhängigen Variablen eingestellt wird. Der Spannungswert am Abgriff entspricht dabei dem Wert der abhängigen Variablen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Funktionsgenerator zu schaffen, der auf dauernd bewegte mechanische Teile, wie Walzen und mit Servomotoren angetriebene Potentiometer, verzichten kann. Durch die Vermeidung von dauernd bewegten mechanischen Teilen wird erreicht, daß der Funktionsgenerator wartungsfrei ist, ohne daß die Möglichkeit, beliebige Funktionen einzustellen, beschränkt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jede Abgriffsanordnung zwei eingeprägte Spannungswerte abgreift und daß drei elektrische Addierer bzw. Subtrahierer vorgesehen sind, von denen der erste Addierer bzw. Subtrahierer die Summe bzw. die Differenz von den durch die an den zweiten Spannungsgeber anliegenden Abgriffsanordnung abgenommenen Spannungen bildet, von denen der zweite Addierer bzw. Subtrahierer die Summe bzw. die Differenz von den durch die an dem ersten Spannungsgeber anliegenden Abgriffsanordnung abgenommenen Spannungen bildet und von denen der dritte Addierer bzw. Subtrahierer die Summe bzw. die Differenz einer die unabhängige Variable kennzeichnende Spannung und eines Spannungswertes des ersten Spannungsgebers bildet, wobei die Ausgänge der drei Addierer bzw. Subtrahierer mit einer Rechenschaltung verbunden sind und daß die Rechenschaltung die Ausgangssignale des ersten und des dritten Addierers bzw. Subtrahierers multipliziert und dieses Produkt durch das am Ausgang des zweiten Addierers bzw. Subtrahierers anliegende elektrische Signal dividiert, wobei das in der Reehenschältuhg ermittelte Gesamtergebnis einem ersten Eingang eines vierten Subtrahierers bzw- Addierers zugeführt ist, an dessen zweiten Eingang ein an einer Anschlußklemme des zweiten Spannungsgebers abge^ nommenes elektrisches Signal angelegt ist. Zur Erweiterung des Meßbereiches ist es weiterhin vorteilhaft,

elektrische Schaltwerke vorzusehen, durch die die Abgriffsanordnungen an insbesondere benachbarte Anschlußklemmen des Spannungsgebers anzuschließen sind.

Die Figur zeigt einen Funktionsgeber mit einer Einrichtung zur Bildung der Steigung der zur Funktionsnachbildung notwendigen geraden Abschnitte.

Beim Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß ein Kurvenstück durch einen Ausgangspunkt xjy, sowie durch die Steigung der zu einem benachbarten Punkt xt/yt verlaufenden Verbindungsgeraden gegeben ist Um die Steigung eines Kurvenstückes zu ermitteln, ist es, notwendig, die A'-Koordinaten zweier benachbarter Punkte einerseits und die .^Koordinaten derselben Punkte andererseits zu subtrahieren. Die Anschlußklemmen 53,54,55 und 56 bzw. 57,58,59 und 60 bilden die Koordinaten verschiedener Punkte der Funktion nach. So liegt beispielsweise an der Klemme 54 der Wert für Uy* an der Klemme 55 der Wert für U_yk, an einer Klemme 58 der Wert für £/_x, und an der Klemme 59 der Wert für U_Xk an. Die Werte Uyi und Uyk werden auf einen Subtrahierer 61 gegeben, der die Differenz der beiden Werte bildet Der Ausgang des Subfjhierers ist mit einer Rechenschalteinrichtung 62 verbunden.

Ein zweiter Subtrahierer 63 bildet die Differenz der an den Klemmen 58 und 59 anliegenden Spannungen, die mit U_x/ und U_Xk bezeichnet sind. Der Ausgang des Subtrahierers 63 ist mit einem Eingang der Rechenschaltung 62 verbunden. An einem dritten Subtrahierer ist einerseits die Spannung U_x angelegt, die ein die unabhängige Veränderliche charakterisierendes Signal darstellt An dem zweiten Ausgang dieses Subtrahierers 64 ist die Klemme 58 angeschlossen, an der die Spannung U_xi anliegt Die Rechenschaltung 62 bildet das Produkt der Ausgangssignale der Subtrahierer 61 und 64, und der in der Rechenschaltung enthaltene Dividierer bildet den Quotienten aus dem Produkt der Ausgangssignale des Subtrahierers 61 und 64 und dem Ausgangssignal des Subtrahierers 63. Das Ausgangssignal der Rechenschaltung 62 lautet demnach Dieses Ausgangssignal der Rechenschaltung 62 ist auf einen Eingang einer Addierschaltung 65 gegeben, mit deren zweitem Eingang die Klemme 54 verbunden ist, an der die Spannung Uy₁ anliegt Diese beiden Spannungen werden addiert so daß ais Ausgangssignal die abhängige Veränderliche

(U_xli - U_xi)

(U_x- UJ -JJJj, -U₁J \U_xk - UJ

Das Ausführungsbeispiel weist weiterhin eine logische Schalteinrichtung 66 auf, die als Eingangsgröße ein die unabhängige Veränderliche charakterisierendes elektrisches Signal und die beiden Spannungswerte an den Klemmen 58 und 59 erhält

Die logische Schalteinrichtung 66 ist mit einem Schaltwerk 67 verbunden, das dann betätigt wird, wenn durch die logische Schalteinrichtung 66 festgestellt wird, daß die unabhängige Veränderliche nicht in dem zwischen den Anschlußklemmen 5*? und 59 liegenden Funktionsabschnitt zu finden ist Datn <*ibt die logische Schalteinrichtung ein Signal an das Schaltwerk 67, das die Abgriffspaare 41 und 42 bzw. 43 und 44 mit den Klemmen 55 und 56 bzw. 59 und 60 oder .nit den Klemmen 53 und 54 bzw. 57 und 58 verbindet

Die in der Figur dargestellte Ausführung eines Funktionsgenerators hat den Vorteil, daß die Verbindungslinien zwischen den Einspeispunkten 53 bis 56 bzw. 57 bis 60 keine Stufen aufweisen. Bei dieser Schaltung werden die Zwischenwerte U_y zwischen den Punkten Ux/U_y,und U_XklU_ykdurch eine Analogrechenschaltung ermittelt und ausgegeben. Weiterhin hat der Funktionsgenerator neben der Stufenlosigkeit noch den Vorteil, daß die Ausgangsspannung U_y sehr schnell der Eingangsspannung U_x folgen kann, da die Rechenbausteine nahezu verzögerungsfrei arbeiten und nur zwischen den Anschlußklemmen 53 bis 56 und 57 bis 60 Umschaltungen erfolgen müssen.

Das Ausführungsbeispiel kann auch mit Halbleiterschaltern ausgebildet sein, wodurch sich die Arbeitsgeschwindigkeit des Funktionsgenerators noch weiter steigern läßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1, Funktionsgenerator zur elektrischen Nachbildung von beliebigen Funktionen mit einer unabhängigen Veränderlichen durch stückweise, insbesondere lineare Approximation der Funktion mit zwei Spannungsgebern, denen je eine von zwei miteinander synchronisierten Abgriffsanordnungen zugeordnet ist, von denen die erste Abgriffsanordnung ein ihrer Stellung am Spannungsgeber entsprechendes elektrisches Signal für die unabhängige Veränderliche der Funktion abgibt und von denen die zweite Abgriffsanordnung ein die abhängige Veränderliche der Funktion charakterisierendes Signal liefert, dadurch gekennzeichnet, daß jede Abgriffsanordnung zwei eingeprägte Spannungswerte abgreift und daß drei elektrische Addierer bzw. Subtrahierer (61,63,64) vorgesehen sind, von denen der erste Addierer bzw. Subtrahierer (61) die Summe bzw. Differenz von den durch die an den zweiten Spannungsgeber (45) anliegende Abgriffsanordnung abgenommenen Spannungen bildet, von denen der zweite Addierer bzw. Subtrahierer (63) die Summe bzw. die Differenz von den durch die an dem ersten Spannungsgeber (46) anliegende Abgriffsanordnung abgenommenen Spannungen bildet und von denen der dritte Addierer bzw. iJubtrahierer (64) die Summe bzw. Differenz einer die unabhängige Variable kennzeichnenden Spannung und eines Spannungswertes des ersten Spannungsgebers bildet, wobei die Ausgänge der drei Addierer bzw. Subtrahieret (61, 63, 64) mit einer Rechenschaltung (62) verbunden sind, jnd da" die Rechenschaltung die Ausgangssignale des ersten und des dritten Addierers bzw. Subtrahierers Gl, 64) multipliziert und dieses Produkt durch das am Ausgang des zweiten Addierers bzw. Subtrahierers (63) anliegende elektrische Signal dividiert, wobei das in der Rechenschaltung ermittelte Gesamtergebnis einem ersten Eingang eines vierten Subtrahierers bzw. Addierers (65) zugeführt ist, an dessen zweiten Eingang ein an einer Anschlußklemme (54) des zweiten Spannungsgebers (45) abgenommenes elektrisches Signal angelegt ist
2. Funktionsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Anschlußklemmen des ersten und zweiten Spannungsgebers (45, 46) anzulegenden Abgriffsanordnungen paarweise infolge Auslösung durch eine logische Schalteinrichtung (66) und ein an diese logische Schalteinrichtung (66) angeschlossenes Schaltwerk (67) an andere, insbesondere benachbarte Anschlußklemmen der Spannungsgeiber (45, 46) anzuschließen sind und daß an die die Abgriffe verschiebende logische Schalteinrichtung (66) einerseits ein die unabhängige Veränderliche der Funktion charakterisierendes Signal und andererseits ein die eingeprägten Spannungen an den jeweiligen Anschlußklemmen des ersten Spannungsgebers (46) charakterisierendes Signal angelegt sind, wobei ein aus einem Vergleich dieser beiden Eingangssignale resultierendes Ausgangssignal das Schaltwerk (67) beeinflußt.