Устройство для формирования аналогового сигнала рассогласования

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 5 В 1/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 835 2016 03.8 07.8 .Бог 50(0 Цифр риво(72) С.А (53) 62- (56) 1электроп с. 13-212. Ци электроп с. 246-2 вленияяц, 1977,ения1977 стемы упр "Энерги фровые системы управ риводами. Л., "Энерги 51 (прототип). ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и ОтнРытий(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯАНАЛОГОВОГО СИГНАЛА РАССОГЛАСОВАНИЯ,содержащее регистр задания, подключенный к первому счетчику, преобразователь параметра в частоту и генератор эталонной частоты, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения быстродействия и упрощения устройства, в него введеныдва счетчика, два разнополярных источника постоянного напряжения, триггер и три элемента совпадения,фильтр низкой частоты и три ключа,причем информационный вход первогосчетчика подключен к регистру задания, выход - к информационномувходу второго счетчика, к счетному входу которого через первый элементсовпадения подключены его выходпереполнения и выход третьего счетчика, счетный вход которого подключенк генератору эталонной частоты,а управляющий вход - к региструзадания, второй и третий элементысовпадения выходами подключены ксчетным входам первого счетчика, авходами - к генератору эталонной частоты и к прямому и инверсному выходамтриггера, вход установки логическойединицы которого подключен к выходупереполнения первого счетчика, авход установки логического нуля- кпреобразователю параметра в частоту,соединенного выходом с входами синхронизации первого и второго счетчиков, а аналоговые входы первого ивторого ключей соединены с разнополярными источниками постоянногонапряжения, а управляющие входыс соответствующими выходами триггера,а выходы первого и второго ключейподсоединены к аналоговому входутретьего ключа, управляющий входкоторого подсоединен к выходу переполнения второго счетчика, а выход -к фильтру низкой частоты.Изобретение может найти применение в системах для регулирования параметров, легко преобразуемых с помощью датчиков в частоту следонания,например, для регулирования числа оборотон двигателей.Известны устройства для формирования аналогового сигнала "рассогла. сования, используемые в цифроаналоговых системах автоматического регулирования, в которых регулируемый параметр представлен частотой следования Импульсов, а задание кодом 1 . 10 Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройстно для получения сигнала ошибки в цифровом электроприводе регулируемой скорости, содержащее регистр задания скорости, подключенный к первому счетчику, преобра зователь параметра в частоту, генератор эталонной частоты. На вход регистра задания скорости поступает цифровой управляющий сигнал, величина которого пропорциональна требуе мой скорости. На счетчик поступает сигнал, снимаемый с преобразователя, в виде последовательности импульсов, частота следования которых пропорциональна скорости вращения. Счетчик 30 производит преобразование частоты следования импульсов в двоичный код путем подсчета количества импульсов за эталонный промежуток времени,.Формируемый с помощью генератора эталонной частоты. В состав устройства входит сумматор, с помощью которого производится вычитания двоичного кода счетчика из кода, содержащегося в регистре задания скорости, код ошибки поступает на цифроанало говый преобразователь, на выходе которого формируется аналоговыйсигнал рассогласования 2 .ОДнакО быстродействие известного устройства невысокое, так как требу ется значительное время для счета числа импульсон с преобразователя.Кроме того, устройство достаточно сложно, так как требует применения многоразрядного циФрового сумматора 50 и цифроаналогового преобразователя.Целью. изобретения является повышение быстродействий устройства и упрощение его конструкции.Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены два раэнополярных источника постоянного напряжения, два счетчика, триггер и три элемента совпадения, Фильтр низкой частотй и три ключа, причем информационный вход первого счетчи ка подключен к регистру задания, а выход - к информационному входу второго счетчика, к счетному входу которого через первый элемент совпадения подключены его выход пере- у 5 полнения и выход третьего сМетчика, счетный вход которого пбдключен к генератору эталонной частоты, а управляющий вход - к регистру задания, второй и третий элементы совпадения выходами подключены к счетным входам первого счетчика, а нходами - к генератору эталонной частоты и к прямому и инверсному выходам триггера, вход установки логической единицы которого подключен к выходу переполнения первого счетчика, а вход установки логического нуля - к преобразователю параметра в частоту, соединенного выходом с входами синхронизации первого и второго счетчиков, а аналоговые входы первого и второго ключей соединены с разнополярными источниками постоянного напряжения, а управляющие входы - с соответствующими выходами триггера, а выходы первого и второго ключей. подсоединены к аналоговому входу третьего ключа, управляющий вход которого подсоединен к выходу переполнения второго счетчика, а выход - к фильтру низкой частоты.На чертеже изображена Функциональная схема предлагаемого устройства для формирования аналогового сигнала рассогласонания в цифроаналоговой системе автоматического регулирования.Устройство для формирования аналогового сигнала рассогласования содержит регистр 1 задания, имеющий информационные вход 2 и ныход 3, преобразователь 4 параметра в частоту, генератор 5 эталонной частоты, первый счетчик 6, имеющий информационный вход 7, вход 8 синхронизации суммирующий 9 и вычитающий 10 счетные входы информационный выход 11 и выход 12 переполнения, второй счетчик 13, имеющий информационный вход 14, вход 15 синхронизации, счетный вычитающий вход 16 и выход 17 переполнения, третий счетчик 18, имеющий управляющий вход 19, счетный вход 20 и выход 21, триггер 22, имеющий входы 23 и 24 устанонки логической единицы и логического нуля соответственно и прямой 25 и инверсный 26 выходы, первый, второй и третий элементы 27-29 совпадения, имеющие входы 30 - 35, разнополярные источники постоянного напряжения- положительного 36 и отрицательного 37, аналоговые ключи 38 - 40, имеющие аналоговые входы 41 - 43, управ" ляющие входы 44-46 и выходы 47 - 49, Фильтр 50 низкой частоты, имеющий вход 51 и выход 52, который является одновременно выходом устройства,Устройство работает следующим образом.Двоичный код задания поступает на вход 2 регистра 1 задания и1104462 единицы триггера 22, результатомчего является изменение состояниявыходов 25 и 26 последнего на противоположное, т.е. на выходе 25 появится сигнал, соответствующий логи-ческой единице, а на выходе 26логическому нулю. Это приведет ктому, что счетные импульсы от генератора 5 эталонной частоты будутпоступать на счетный суммирующийвход 9 первого счетчика б черезэлемент 27 совпадения, а элемент 28совпадения закроется, В этом случаекод, содержащийся в первом счетчикеб к моменту привода очередного входного импульса, равен Таким образом, в обоих сЛучаях на выходе первого счетчика б код, пропорциональный модулю отклонения частоты от заданной величины (ьР(, а триггер 22 указывает знак отклонения, причем логическая единица указывает на то, что отклонение йГявляется положительным, а логический нуль - 4 Р отрицательным. С приходом каждого входного импульса на вход 15 синхронизации второго счетчика 13 код йт, поступающий на его информационный вход 14 с выхода 11 первого счетчика б, в нем, записывается.При этом на его выходе 17 переполнения появится сигнал логической единицы, который поступает на вход 35 элемента 29 совпадения и отпирает его. Это приводит к тому, что импульсы, поступающие на вход 34 элемента 29 совпадения с выхода 21 третьего счетчика 18, проходят на счетный вычитающий вход 16 второго счетчика 13. После того, как на вычитающий вход 16 второго счетчика 13 поступает Мт импульсов, т.е. содержимое счетчика 13 равно нулю, на выходе 17 переполнения появится сигнал логического нуля, который закроет элемент 29 совпадения. В этом состоянии второй счетчик 13 находит- ся до прихода очередного входного импульса от преобразователя 4 параметра в частоту.Работа третьего счетчика 18 организована таким образом, что частота импульсов 1 на его выходе 21 прямо пропорциональна коду, поступающему на его управляющий вход 19, и частоте импульсов 1 опоступающих на счетный вход 20 от генератора 5 эталонной частоты, т.е. или т: - :и. Тоо "т "тото 50 й, Кт -Т 1, =й . -Н - : М- =-Нт Г, Гто о то тот то Р о55 где Т= хранится там. Например, задание1Када Мт = Ь То=О ,т.Е. ОбратНО1 опропорционально частоте Го, соответствующей заданной величине параметра. Каждый очередной входной импульс, .генерируемый преобразователем 4 параметра в частоту, поступает на вход 8 синхронизации первого счетчика б, записывая в последний код задания Мт . Кроме того, этот им пульс, поступая на вход 24 триггера 22, устанавливает его в состояние логического нуля, при этом на прямом выходе 25 последнего присутствует логической нуль, а на инверсном вы ходе 26 - логическая единица. Эти сигналы поступают соответственно на входы 30 и 33 элементов 27 и 28 совпадения, благодаря чему элемент 28 совпадения пропускает импульсы, поступающие на ее вход 32 от генератора 5 эталонной частоты, за счетный вычитающий вход 10 первого счетчика б, в результате чего последний начинает работать в режиме вычитания, а элемент 27 совпадения не пропускает поступающие к нему импульсы. Частота генератора 5 эталонной частоты равна 1 о, а частота входных З 0 импульсов равна Р . Причем частота генератора 5 эталонной частоты 1 ь выбрана такой, чтобы при т = то за время между двумя следующими друг за другом входными импульсами То= 351количество Импульсов, поступаю.ощих на счетный вычитающий вход 10 первого счетчика б от генератора 5 эталонной частоты, равно значению 40 кода йт , занесенного в счетчик 6, т.е. к моменту очередной записи кода Мт в первый счетчик 6 содержимое .последнего равно нулю. Это выполняется при условии45 При частоте входных импульсовРГ к моменту прихода очередноговходного импульса первый счетчик 6содержит код, равный Если с Гд через время То от момен та поступления очередного входногоимпульса на выходе 12 переполненияпервого счетчика 6 появится сигналлогической единицы, который поступа"ет на вход 23 установки логической 65о тгде К - постоянный коэффициент.Таким образом, на выходе 17 второго счетчика формируется импульсная последовательность с частотой следо1104462 ВНИИПИ Тираж Заказ 5209/332 Подписи вания импульсов, равной частоте входных импульсов, н длительностью следования импульсов , равной а аГ М 1 аг- нс- . -т о Н Эти импульсы поступают на управляющий вход 46 аналогового ключа 4,0, замыкая его и тем самым подключая к входу 51 фильтра 50.низкой частоты 1 О одного из источников 36 или 37 постоянного напряжения. Аналоговые ключи 38 и 39, посредством которых осуществляется подключение источников 36 и 37 напряжения к входу 43 ключа 40, управляются сигналами с прямого 25 и инверсного 26 выходов триггера 22. Источник 37 является источником отрицательного напряжения - Ио, а источник 36 - положительного +Ио. Следовательно, если отклонение ьР отрицательно, к входу 43 аналогового ключа 40 подключается источник 37 отрицательного напряжения, в противном случае - источник 36 положительного напряжения. 25 На вход 51 фильтра 50 низкойчастоты подается широтно-модулированный импульсный сигнал с амплитудой И и полярностью, соответствующей 30 знаку отклонения. Фильтр 50 низкой филиал ППП "Патент",г.Ужгород,ул.Проектная,4 частоты выделяет постоянную составляющую этого сигнала, которая равна0 оц "о 0 оорТаким образом, учитывая, что И о, К и 1 о - постоянные, величина И пропорциональна отклонению параметра от заданного значения и имеет знак, соответствующий знаку этого отклонения.Следоватепьно, этот сигнал является сигналом рассогласования и может быть использован для формирования управляющего воздействия в цифроаналоговой системе автоматического регулирования.в предлагаемом устройстве получение информации о. величине параметра 1происходит в течение одного периода частотного сигнала, поступающего с преобразователя параметра в частоту, что значительно повышает быстродействие предлагаемого устройства в сравнении с известным, где информацию получают в течение сравнительно длительного промежутка времени путем подсчета большого количества периодов сигнала, поступающего с преобразователя параметра в частоту.Кроме того, отсутствие цифрового сумматора в предлагаемом устройстве упрощает его конструкцию.