Устройство для формирования сигналов рассогласования

СОЮЗ СОБЕТСНИХСООИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН з 1) 4 С 05 В 1/О ОМИТЕТ СССРНИЙ И ОТНРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЗОБР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ енер я1977 на рассогласо я вырабатывается в х ечени ериодазможнос одного си контроли налароватдом в то даепроцесдного мые с периосоизмеригнала, 1 и.(71) Куйбышевский институт инжжелезнодорожного транспорта(57) Изобртике и контнике и можройствах длстатическихпроцссов пров частотсигнализац СТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИГ ГЛАСОВАНИЯтения относится к автомарольно-измерительной техт найти применение в устя снятия динамических и характеристик циклически и построении компаратоустройствах контроля и и, измерения девиации час.,ЯО 143952 тоты, а также в системах автоматического регулирования параметров, преобразуемых в частоту, в качестве узла измерения ошибки регулирования.С целью увеличения быстродействия,ирасширения области применения устройства в него дополнительно введеныдва синхронных цифроаналоговых преобразователя, один из которых быстро -действующий с временем установленияменее 1 мкс, а также регистр кратныхотклонений, цифровой (возможно матричный) индикатор и синхронный триггер знака отклонения. В данном устройстве величина отклонения параметра от заданного значения представляется в виде совокупности цифровыхкодов и аналоговых значений, Величи 1439526Изобретение относится к устройствам автоматики и контрольно-измерительной техники и может найти применение н устройствах для снятия динамических и статических характеристикциклических процессов при построениикомпараторов частоты, устройствахконтроля и сигнализади, измерениядевиации частоты, а также в системахавтоматического регулирования параметров, преобразуемых в частоту, вкачестве узла измерения ошибки регулирования.Цель изобретения - увеличениебыстродействия и расширение областиприменения устройства,На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства,Устройство содержит регистрзадания первый счетчик 2, ,первый цифроаналоговый преобразователь 3 преобразователь 4 параметра в частоту,первый 5 и второй 6 триггеры, второйсчетчик /х регистр 8 кратных отклоне.,ний, дешифратор 9, цифровой индикатор 10, генератор 11 эталонной частоты, третий счетчик 12 и второй цифроаналоговый преобразователь 13,/На чертеже введены также следющие обозначепия: И, - в пичина рассогласования и ниде цифрового кода;Яахтлоговар непичина рассогла"сования; , - разряд знака рассоггасования,; Г, - частота:входных сигна,лов устройства; ЬИ,х - величина по"35рядка рассогласования н аналоговой ицифровой форме соответственно,; Икод, соответствующий заданной величине параметра; Ие, - код, огределяю-,щий коэффициент деления третьегосч тчика; Я - частота генератора,;У., - частота счета.Предлагаемое устройство работаетследующим образом,45Заданная величина параметра, от носительно которой н устройстве формируются сигналы рассогласования:вниде цифрового кода И, подается наинформационный вход первого счетчика2 с. помощью регистра 1 задания кода50через его информационные входы, Преобразователь 4 параметра н частотувырабатывает последовательность входных коротких импульсов с частотойоГе пропорциональной действительнойвеличине параметра. С генератора 11эталонной частоты импульсы с частотой Г, поступают на счетный входтретьего счетчика 12, коэффициентделения Ккоторого является переменным и устанавливается в виде цифрового кода Ина входе установкикоэфициента деления, а с выхода насчетный вход первого счетчика 2 подается частота счета: ГсчКАеи Коды 1 о и 1 е в зависимости от ис пользования устройства задаются вручную - с помощью переключателей, программно или путем вычислений в специализированном контроллере,Счетчик 2 является реверсивным и работает в одном из двух режимов - сложение или вычитание - в зависимости от уровня логического сигнала на его входе выбора действия, который определяется состоянием на выходе первого триггера 5. При этом логическая единица задает действие сложения, логический нуль - вычитание. Входной сигнал с преобразователя 4 параметра в частоту (каждый раз фронтой) записывает н счетчик 2 по входу синхронизации код И и устанавливает в нчль выход триггера 5 через вход установки логического нуля. С этого момента в счетчике 2 начинается вычитание кода Б, импульсами с частотой Г. Эти параметры связаны соотношением сч ГЕо КлехЕв ного кода ИоГсц Евх Гсч (Евх Ео)(2) 6 РИ1 вх о ьх Если при дальнейшем снижении входной частоты Г= Рто к моменту прихода следующего импульса Гчерез где Г - частота, соответствующаязаданной величине контролируемого параметра.При этом на информационном выходе счетчика 2 происходит изменение кода Ио в сторону уменьшения, Если Г) Гто к моменту прихода очередного входного импульса на выходе присутствует код 6 И, равный остатку при вычитании кода, соответствующегоГсч входному сигналу М = -- из заланБх Евх4 будет код И, .О, а на выходе переполнения появляется потенциал логической единицы, который переводитвыход триггера 5 в состояние логичес"кой единицы через вход установкилогической единицы. Если Г ех с Рсчетчик 2 начинает работать в режимесложения, код ЬГц на выходе изменяется в сторону увеличения и равен в мо".мент прихода импульса Ге . И =И - И =ИЬР, (3)ц, вх о о Рех При Г е с Г на выходе триггера 5 присутствует логическая единица, и этот триггер выполняет функцию ана,лиза знака отклонения контролируемой величины от заданной. Очередной фронт импульса Рзаписывает, воздействуя по входам синхронизации преобразователя 3 и второго триггера 6 соответственно, результаты сравнения кодов по модулю ЬМ и знаку Я. диац в цифроаналоговый преобразователь 3 по информационному входу, а знак отклонения 1 еч - на выход второго триггера 6 через его информационный вход. Триггер 6 выполняет функцию ячейки памяти знака отклонения, так как логический уровень на выходе, соединенный с входом знака преобразователя 3, изменяется синхронно по фронту Р. Поэтому на выходе преобразователя 3 вырабатывается аналоговый сигнал, амплитуда которого порпорциональна коду ЬИ, а полярность - знаку отклонения.Так как отклонение ЬИц пропорционально относительному изменению частоты на входе устройства, что следует из эквивалентных соотношений (2) и (3), то сигналы на выходе ЬИ, счетчика 2 и выходе ЬБ преобразователя 3 являются сигналами рассогласования и могут быть использованы в качестве информацчонных сигналов в устройствах контрольно-измерительной техники и системах автоматики. При этом информация о величине и знаке отклонения обновляется синхронно с входными сигналами, поступающими с преобразователя 4 параметра в частоту.Если изменение частоты ДР невелико, то и величина рассогласования ЬИ также невелика, но последняявозрастает за счет одновременногоувеличения частоты счета Г, и заданного кода И, до пределов, определяемых граничной частотой генератора 11эталонной частоты и разностью регист ра 1 задания и счетчика 2 (которыедолжны бьггь равны) соответственно.Таким образом, в устройстве возможна регулировка чувствительности поотклонению параметра. Тогда в случаенаибольшей чувствительности дажепри незначительных ЬР на выходепреобразователя 3 присутствует квантованный по уровню аналоговый сигнал,что дает возможность использоватьустройство, например, для визуального контроля девиации частоты от одного периода к другому, а также дляснятия переходных характеристикобъекта прп динамических испьгганиях или исследованиях на устойчивость. Это возможно благодаря достаточно высокому быстродействию преобразователя 3, которое определяется 1,в основном) временем установления выходного сигнала, равным десятым долям пли единицам микросекунд.Рассмотрим отдельно работу устройства в случае, когда входная частота Ге сравнительно низкая. Макси мальньп код Им,который может быть записан в счетчике 2 в виде Ие и получен на его выходе в результате анализа - ЬИ мс определяется разрядностью регистра 1, счетчика 2 преобразователя 3, а именно и: :йМ, , = " - 1. Когда ГСк Р 40 на выходе переполнения счетчика 2 появляется положительный сигнал (который через триггер 5 переводит этотсчетчик в режим суммирования), причем первый раз - через время Т = 1- начиная с момента последнего Ро. импульса Г , второй раз - через время ит =Т + --- =Т + .(4)Бмкс +1 2сч сч Если к этому моменту не пришел очередной импульс Ге, на выходе формируется ложный код ЬИц рассогласова" ния. Но путем пересчета сигналов, поступающих с выхода переполнения на вход второго счетчика 7, производится учет действительной величины отклонения ЬИ,а по модулю и результат с выхода через информационный вход за"- носится в регистр 8 кратных отклонений с каждым импульсом входного сигнала Г,поступающего на вход синхронизации регистра 8. При этом происходит сброс счетчика 7 по входуустановки логического нуля., поэтому анализ порядка отклонения, параметра - ,в виде кода И - производится также в течение каждого периода входного сигналао Данная информаци 51 поступает с выхода регистра 8 на вход деиифра"- , тора 9, а с выхода последнего - на цифровой индикатор 1 О.Величина действительноаО Отклоне " ,ния параметра от заданного КИ; при низкой входной частоте (Г ;:- 1,),равна. н1 - КИ,2 а 1),-ДИ . Коц 1,1 вьхо,-е счетчак2 а аО 1, аЕ)ра - число на цфровом индикаторе 1 О равное количеству нлпульсов на вьходепереполнения счетчика 2 ьТЕЧЕНИЕ ПЕРИОДа ВХОДНОьэсигналаПри этом цифры нуль и единица иь.:е-ют Особос значение; визуальное ото.":-.ражение знака отклонения аналогичнссостоянию на выходе второго триггера б т.е. нуль соответствует 1 ревьшеник ВхОднОЙ часГоты по сравнеь 1 ию с заданной .ГГ) а единица, наоборот - Г : Г . Таким образом, если на цифровом идикаторе 10 нуль или единица,. На выходе счетчика 2- дейстВительный коц Отклонения пара метра от заданного. и он может быть использован как единственный, Если на индикаторе число больпе единиць, то действительное отклонение находится по Ф ормул е о( 5) .Выход счетчика. 2 ЬИц) и выход регистра 8 кратных отклоне 1 ий (6 И) представляют собой выходные цифровые коды устрочства. 1".аждьй из них также преобразуется в аналоговую величину (6 И, ЬИа) с помощью преобразовате лей 3 и 13 соответственно. При этом 5 нформация с выхода регистра 8 передается на информационный вход преобразователя 13 и переписывается в последний по входу синхронизации и.в 510Д. ОЭО пульсами, поступающими с преобразователя 1 параметра в частоту. В зависимости от конкретнОго применения устройства используется цифровая илианалоговая Форма ,или и та и другаяодновременно) сигналов рассогласования входной и заданной величин параметра, Например, в системе автоматического регулирования сигналы с вь 1 хода преобразователя 13 используют вкачестве управляющего с приоритетомболее высокого уровня по отношению ксигналам с выхода преобразователя 3.Это обеспечивает вывод регулируемогообъекта в нужный режим в рабочую зону захвата при значительных отклонениях от установившегося рабочего ре 1,жима а также до:аонительное динажчсское регулиропаие в условиях значтельных по велиине возмущасщихФа;.ТОРОВ ДИНаМИЧЕСКОГО ХаРахтЕРа,Пр выходе на нужный режим:ОтноситЛЬНО РаВНЬХ УСЛОВ 1 ЯХ ФУНКЦЛОЕ 1 ИРОБа 1:.я Основным сиг 1 апом рассоглясования является аналоговая величина свыхода преобразоват=я 3, 3 системес цифровым ипи цифроаналоговым спосбом 1 правле 1 и и ко 1 м ТЯ ции,вместоуьсазанных аналоговых величн используются цифровые сигналы рассогласования Д И .:, горядка Отклонения Таким Образом совокупность двухl видОВ сигна ОБ рассогласования Я И1,) повышает достоверность анализа. и расширяет область применения. В системе это используется для ввода в нужный режим динамический коррекции, а также для точного регулирования с сохранением высокой чувствительности и широкого диапазона. Это обеспечивает также надежность и гибкость регулирования расширяет область применения .устройства в различных системах. Достоверность анализа величины отклонения параметра от заданного значения дает возможность применения устройства в предельных регуляторах, устройствах аварийной автоматики, а отображение порядка отклонения с помощью цифровои индикации дополнительно обеспечивает визуальный контроль за состоянием объекта ,пульт оператора), что дает возможность реализапи полуавтоматического управления и регулировки по параметру самим оператором.14 3 С 1 5 Формула из обретенияУстройство для Формирования сигналов рассогласования, содержащее регистр задания, выход которого подключен к информационному входу первого счетчика, вход синхронизации которого соединен с преобразователем параметра в частоту и входом установки логического нуля триггера, 10 вход установки логической единицы которого соединен с выходом переполнения первого счетчика, второй счетчик, генератор эталонной частоты, подключенный к счетному входу третьего 1 Б счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия и расширения области применения устройства, введены первый и второй цифроаналоговые преобразователи, вто- О рой триггер, регистр кратных отклонений, дешифратор и цифровой индикатор, причем выход третьего счетчика соединен со счетным входом первого счетчика,вход синхронизащш которого подключенк входу установки логического нулявторого счетчика, входам синхронизации первого и второго цифроаналоговых преобразователей, второго триггера и регистра кратных отклонений,выход переполнения первого счетчикаподключен к счетному входу второгосчетчика, выход которого подключенк информационному входу регистракратных отклонений, выход которогосоединен с информационным входомвторого цифроаналогового преобразователя и входом дешифратора, выходкоторого соединен с цифровым индикатором, а выход первого триггера соединен с входом выбора действия первого счетчика и информационным входомтриггера, выход которого подключенк входу знака первого цифроаналогового преобразователя, информационныйвход которого соединен с информационным выходом первого счетчика.