Цифроаналоговый регулятор

(19) 5 В 11/01 САНИ ЕТЕН нн ых поденнольного исйжения,лючены коты. ожительног от чников постоянног а выходы соедин входу фильтра и ы и под кой час ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРР 849137, кл. С 05 В 11/01, 1979.(54)(57) ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ РЕГУЛЯТОР,содержащий ключ, блок задания,счетчик и генератор, а также последовательно включенные импульсный датчик, формирователь импульсов, триггер, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощенияего конструкции и эксплуатации,в регулятор введены второй, третийи четвертый счетчики, второй ключ,первый, второй, третий элементы И,второй триггер, положительный и отрицательный источники постоянногонапряжения, два аналоговых ключаи фильтр низкой частоты, причемблок задания и генератор подключены соответственно к информационному и счетному входам третьего счетчика, выход которого подключен квходам первого и второго ключей,другие входы ключей подключены кпрямому и инверсному выходам первого триггера, вход установки логической единицы которого соединенс выходом переполнения первого счетчика, суммирующий и вычитающийвходы последнего соединены соответственно с выходом первого и второго ключей, а вход синхронизацииподключен к выходу формирователяимпульсов, к которому подключентакже вход синхронизации второгосчетчика, информационный вход последнего подключен к информационному выходу первого счетчика, а вычитающий счетный вход - к выходупервого элемента И, первый входкоторого подключен к инверсномувыходу переполнения второго счетчика, а второй вход в , к выходу четвертого счетчика, вход которого соединен с выходом генератора, инверсный выход второго счетчика подключен также к первым входам второго и третьего элемента И, вторыевходы которых подключены соответственно к прямому и инверсному выходам второго триггера, информационный вход которого подключен к прямому выходу первого триггера, авход синхронизации - к формирователю импульсов, выходы второго и третьего элементов И подключены к управляющим входам соответст первого и второго аналогов чей, аналоговые входы кото ключены к выходам соответс12Изобретение относится к приборостроению, в частности к цифроаналоговым регуляторам, и можетнайти применение в системах длярегулирования параметров, легкопреобразуемых с помощью датчиковв частоту следования импульсов, например, для регулирования числа оборотов двигателей иди расхода жидкостей или газов.Цель изобретения - упрощениеконструкции цифроаналогового регулятора и его эксплуатации.На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого цифроаналогового регулятора.Цифроаналоговый регулятор со. держит импульсный датчик 1, формирователь 2 импульсов, блок 3 задания, генератор 4 эталонной частоты,первый счетчик 5, имеющий информационный вход 6, вход 7 синхронизации,счетно-суммирующий 8 и вычитающий9 входы, информационный выход 1 Ои выход 11 переполнения, второйсчетчик 12, имеющий информационныйвход 13, вход 14 синхронизации,счетный вычитающий вход 15 и выход16 переполнения, третий счетчик 17,имеющий управляющий вход 18, счетныйвход 19 и выход 20, Устройство содержит также четвертый счетчик 21,имеющий счетный вход 22 и выход 23,первый триггер 24, имеющий входы25 и 26 соответственно установкилогического нуля и логической единицы, прямой 27 и инверсный 28 выхо-ды, второй триггер 29, имеющий информационный вход 30 и вход 31 синхронизации, прямой 32 и инверсный33 выходы, ключи 34 и 35, имеющиесоответственно входы 36-39 и выходы40 и 41, первый, второй и третийэлементы И 42, 43 и 44, имеющие входы 45-50 и выходы 51-53, два разнополярных источника 54 и 55 постоянного напряжения, аналоговые ключи 56 и 57, имеющие аналоговые входы 58 и 59 и выходы 60 и 61 соответственно и управляющие входы 62 и 63,фильтр 64 низкой частоты, имеющийвход 65 и выход 66.Регулятор работает следующим образом,Сигнал с выхода импульсного датчи-.ка 1 регулируемого параметра черезформирователь 2 импульсов поступаетна вход 7 синхронизации первого счетчика 5, занося в последний постоянньщ 11689 2 код И . Одновременно этот импульс,поступая на вход 25 первого триггера 24, устанавливает его в состояние логического нуля, при этом напрямом выходе 27 последнего будет,логический нуль, а на инверсномвыходе 28 - логическая единица. Этисигналы поступают соответственно навходы 37 и 38 ключей 34 и 35, благодаря чему ключ 35 будет пропускать импульсы, поступающие на еговход 39 с выхода 20 третьего счетчика 17, на счетный вычитающийвход 9 первого счетчика 5, в результате чего последний начинает работать в режиме вычитания, а ключ 34заперт. Счетный вход 19 третьегосчетчика 17 подключен к эталонномугенератору 4, который вырабатываетимпульсный сигнал с частотой Г,На управляющий вход 18 третьегосчетчика 17 поступает код заданияМ, численно равный значению величины регулируемого параметра. Третий счетчик 17 работает таким образом, что частота импульсов наего выходе 20 равна где М - постоянный код,(Р,) - частота импульсного датчика,при которой величина регулируемогопараметра соответствует заданию)за время между двумя следующимидруг за другом входными импульсамиТ = - количество импульсов поо Эоступающих на счетный вычитающийвход 9 первого счетчика 5 от третьего счетчика 17 было равно значению кода М, т.е. это значит,что к моменту очередной записи кода Б в первый счетчик 5, содержимое последнего было равно нулю.Это выполняется при условии 11 =Т Г:Т , 2. - , д.11 з3 0 0 Яо При частоте входных импульсов РРк моменту прихода очередного входного импульса первый счетчик 5 будет содержать код, равный1211689 10 Четвертый счетчик 21 является 15 20 Р о25 30 В том случае, если Р(РО через время Т от момента. поступления очередного входного импульса, на выходе11 переполнения первого счетчика 5появится сигнал логической единицы, который поступает на вход 26установки логической единицы первого триггера 24, результатом чегоявляется изменение состояния выходов последнего на противоположные, т.е. на выходе 27 появитсясигнал, соответствующий логичеекойединице, а на выходе 28 - логическому нулю. Это приведет к тому,что счетные импульсы с выхода 20третьего счетчика 17 будут поступать на счетный суммирующий вход8 первого счетчика 5 через ключ34, а ключ 35 будет закрыт. В этомслучае код, содержащийся в первомсчетчике 5 к моменту прихода очередного входного импульса, будет равен Т-То лР1 А - ( Т-То )ф 5 - Б -БТ О Р Таким образом, в обоих случаях на выходе 10 первого счетчика 5 будет код, пропорциональный модулю , отклонения частоты от заданной величины (дР), а первый триггер 24 будет указывать знак отклонения, причем логическая единица будет указывать на то, что отклонение ЬР является положительным, а логическйй нуль - ЬР. отрицательное..Импульс с выхода формирователя 2 импульсов, поступая на вход 14 синхронизации второго счетчика 12 и вход 31 синхронизации второго триггера 24, заносит во второй счетчик 12 код БдТ, поступающий с информационного выхода 1 О первого счетчика 5, и устанавливает второй триггер 29 в состояние, в котором находился первый триггер 24 в момент появления входного импульса При этом на выходе переполнения второго счетчика 12 появится сигнал логической единицы, который поступает на вход 46 первого элемента И 42 и отпирает его. Это приводит к тому, что импульсы, поступающие на вход 45 элемента И 42 с выхода 23 четвертого счетчика 21, проходят на счетный вычитающий вход 15 второго счетчикаф 12. После того как на вычитающий вход 15 второго счет 35 40 45 50 55 чика 12 поступает Б 1 т импульсов,т.е. содержимое второго счетчика12 будет равно нулю, на выходе 16переполнения появится сигнал логического нуля, который закроет элемент И 42. В этом состоянии второйсчетчик 2 будет находиться до прихода очередного входнбго импульсаот формирователя 2 импульсов. делителем частоты и частота на его выходе 23 будет равна Г= - гдеГаК ф К - постоянный коэффициент.Таким образом, на выходе 16 второго счетчика 12 формируется импульс" ная последовательность с частотой следования импульсов, равной часто, те входных импульсов и длительностью импульсов 1, равной Эти импульсы поступают на управляющие входы 62 и 63 аналоговых ключей 56 и 57 через второй и третий элементы И 43 и 44, на вторые входыкоторых поступают сигналы с прямого 32 и инверсного 33 выходов второго триггера 29 соответственно. Таким образом, импульсы с выходавторого счетчика 12 поступают толвко на один аналоговый ключ 56 или 57в соответствии со знаком отклонения ЬР, который фиксируется триггером 29, Замыкаясь, аналоговыеключи подключают к входу 65 фильтра низкой частоты 64 один из источников постоянного напряжения,Источник 54 является источникомотрицательного напряжения -У, аисточник 55 - положительного +Уо .Следовательно, если отклонение ЬРотрицательное, то к входу 65 фильтранизкой частоты 64 подключается источник 54 отрицательного напряжения,в противном случае -источник 55 положительного напряжения. Отсюдаследует, что на вход.65 фильтра64 низкой частоты подается широтно-модулированный импульсный сигнал с амплитудой Уо и полярностью,соответствующей знаку отклоненияЬР. Фильтр 64 низкой частоты выделяет постоянную составляющую этого сигнала, которая будет равна11 оРфф 1 оЬР КЗаказ 638/51 Тираж 837 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Таким образом, учитывая, что , Б, К и Го - величины постоянные, величина П пропорциональна отклонению параметра от заданного значения и имеет знак, соответствующий знаку этого отклонения, Следовательно этот сигнал является сигналом рассогласования и может быть использован для формирования управляющего воздействия в цифроаналоговом регуляторе, если частота следования импульсов на выходе импульсного датчика параметров является линейной функцией параметра.учитывая, что можно соответствующим выбором Ии Г добиться того, чтобы код Нэчисленно бып равен задаваемой величине регулируемого параметра в физических величинах.В предлагаемом цифроаналоговомрегуляторе выходной сигнал являетсялинейной функцией отклонения факти 1 О ческого значения параметра от заданного, что повьпнает качество регулирования и упрощает построениесистемы регулирования,Возможность задания регулнруемо 15 го параметра кодом, численно равнымвеличине задаваемого параметра, упрощает эксплуатацию регулятора.Кроме того, отсутствие блока памятии цифроаналогового преобразователя20 упрощает конструкцию предлагаемогорегулятора,