Преобразователь код-шим

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН З(5 П 0 с "-" РЕТТВУ О АНИЕ Фурмогай,укарекический льство СССО, 1971.ство СССРО, 1976 е 3 е 3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТ(прототип),(54) (57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД-ШИМсодержащий генератор импульсов,первый вход которого соединен с шиной 1 фПуск ", а выход - с первымвходом. счетчика импульсов, первыйрегистр, первые входы которого подключены к соответствующим входнымшинам, первые выходы - к соответствующим первым входам блока сравнения, а второй выход - к первомувходу первого элемента И и к входуэлемента НЕ, выход которого соединен с первым входом второго,элемента И, второй вход которого подключен к выходу 2 -триггера и к второмувходу первого элемента И, выход которого соединен с первой выходнойшиной, а выход второго элемента Иподключен к второй выходной шине,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью расширения функциональныхвозможностей преобразователя, в него введены второй регистр, первыевходы которого подключены к соответствующим дополнительным входнымшинам, реверсивный счетчик, третийи четвертый элементы И, первый ивторой элементы ИЛИ, блок задержкии блок начального сброса, выход ко.ЯО А торого соединен с вторым входом генератора импульсов и первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к )( -входуР -триггера, а второй вход - к выходу блока сравнения, вторые входы которого соответственно подключены к выходам реверсивного счетчика, первый и второй входы которого соответственно соединены с выходами третьего и четвертого элементов И, первые входы которых соответственно подключены к второму выходу первого регистра и выходу элемента НЕ, а вторые входы объединены и соединены с первым входом счетчика импульсов, второй вход которого подключен к третьемувходу реверсивного счетчика и к выходу блока задержки, вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к шине Пуск, а второй вход - к выходу счетчика импульсов, третьи входы которого соединены с соответствующими выходами второго регистра, вторые входы которого объединены и подключены к вторым входам первого регистра и входу блока задержки, выход которого соединен с С-входом 2 -триггера, 2 -вход которого подключен к третьему входу генератора импульсов и шине разрешающего уровня.2. Преобразователь по п.1, о т-л и ч а ю щ и й с я тем, что генератор импульсов выполнен на Э -триггере и эталонном генераторе импульсов, выход которого соединен с пер- ф вым входом элемента И, выход которого подключен к выходу генератора импульсов, а второй вход - к выходу О-триггера,С в , Й - иЗ -входы которого подключены соответственно к первому, второму и третьему входам генератора импульсов.Изобретение относится к автома- ционных систем для пя представлениятике и может быть использовано в отрицательных чисел используютсяцифровых системах управления элек- дополнительные коды Пды. оэтому приметроприводами промышленных роботов, нение известных устройств код-ШИМстанков с числовым программным уп- требует специальных преобразонатеравлением и др. 5 лей кодов, что усложняет систему вИзвестен преобразонатель код.ИИМ, целом.содержащий генератор, импульсов, Кроме того н системах управленияперный вход которого соединен с ши- часто требуется подстройк ффной фП скф а п во ка коэффи"ной Пуск , а первый выход - с циента усиления. При использованиипервым входом счетчика, регистр на 10 известного преобразователя эта опеО-триггерах, выход знакового разряда рация должна выполняться предыдущимикоторого подключен к входу элемента каскадами. Однако в ряде случаев,НЕ и к первому входу первого элемен- например, при управлении группойта И, выход элемента НЕ соединен с однотипных объектов (электропринопервым входом второго элемента И, и 5 дами нескольких степеней подвижности0-триггер 10- Р 13.Однако это устройство характери- ропроцессора) по одному и тому жезуется низкой надежностью и не позво- алгоритму, коррекция параметрон алляет регулировать крутизну стати- горитма применитетельно к конкретномуческой характеристики. объекту принципиально невозможна.Наиболее близким к предлагаемому Таким образом, недостатками изпо технической сущности является пре- вестного преобразователя являются:образователь код-ИИМ, содержащий ге- отсутствие возможности регулированератор импульсов, первый вход ко- ния крутизны статической характеристорого соединен с шиной фной Пуск , а тики, а также преобразование входнойпервый выход - с первым входом счет- информации, представленной только нчика, регистр, первые входы которо- прямом коде.го подключены к соответствующим Цель изобретения - расширениевходным шинам, первые выходы - к со- Функциональных воэможностей преобответствующим первым входам блока разонателя.сравнения, а второй выход - к пер- З 0 Поставленная цель достигдостигаетсяу х ду первого элемента И и к тем, что в преобразователь код-ШИМ,входу элемента НЕ, выход которого содержащий генератор импулсое инульсов,д нен с первым входом второго первый вход которого соединен с шиэлемента И, второй вход которого нойПуск 1 а выход - с первымподключен к выходу П -триггера, и к 35 входом счетчйка импульсов, первыйнторому входу первого элемента И,Регистр, первые. входы которого подвыход которого соединен с первой ключены к соответствующим входнымвыходной шиной, а выход второго эле- шинам, первые выходы - к соотнетстмента И подключен к второй выходной вующим первым входам блока сравнешине, элемент И-ИЛИ 2, причем пер ния, а второй выход - к первомувый вход генератора импульсов соеди- входу первого элемента И и к входунен соответственно с вторым нходом элемента НЕ, выход которого сое нсрого соединенвым вх-входами регистра и пер- с первым входом второго элемен И-вхо - таым входом элемента И-ИЛИ 2, выход втоРой вход которого подключен ккоторого подключен к С-входу Э -триг ныходуР -триггера и к второму входугера,3 -вход которого соединен см б равнения, вто- соединен с пе вой вРОЙ выхОд которогО пОдключен кму входу элемента И-ИЛИ 2второ- а выхо вто огд рого элемента И подключенвходы .которого соетретьи к вто ой Вр й выходной шине, введены втосоединены с вторым рой регистр пе вые в овыходом генератора импульсов, второй о ктр, первые входы котороговход которого сго соединен с выходомв, второ подключены к соответствующим дополП-триггера и с вторымиыми входами пернительным входным шинам, реверсивныйного и второго элем Иентов , а ныхо- ты И пе ный и в ор т й и четвертый элеменды счетчика и регистра подключены блок 3 е жр и второй элементы ИЛИ,к соответствующим нходам блокаад ржки и блок начального сбро-сравнения.нходам лока са, выход которого соединен с вторымВ этом преобразователе входнойвходом генератора импульсов и персигнал регистра предстедставляется в ви" хо ковым входом первого элемента ИЛИ, выде параллельно го кода, содержащего 2-т иггд которого подключен к Р -входуодин знаковЫй разряд, а в остальных 0 б-триггера, а ВТОРОЙ ВХОД - к Выхоразрядах храранится модуль числа вду лока сравнения, вторые входы копрямом коде 2) .торого соответственно подключены кОднако в микропныходам реверсивного счетчика, перроцессорных системах автоматического управления ивходы которого соответРегулиронания, н отличии от тради выходами тРетьего и четвертого элементов И, первыевходы которых соответственно подклю чены к второму выходу первого регистра и выходу элемента НЕ, а вторые входы объединены и соединены с первым входом счетчика импульсов, второй вход которого подключен к третьему входу ренерсивного счетчика и к выходу блока задержки, вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к шине Пуск, а второй вход - к выходу счетчика импульсов, третьи входы которого сое динены с соответствующими выходами второго регистра, вторые входы которого объединены и подключены к вторым входам первого регистра и нходу блока задержки, выход которого соединен с С-входом Р-триггера,. О-вход которого подключен к третьему входу генератора импульсов и шине. разрешающего уровня.Генератор импульсов выполнен на Р-триггере и эталонном генераторе импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к выходу генератора импульсов, а второй вход - к выходу 2 -триггера, С-, х - и 1) -входы которого подключены соответственно к первому, второму и третьему входам генератора импульсов.На Фиг. 1 предстанлена структурная электрическая схема предлагаемого преобразователя код-ЮИМ; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя; на фиг. 3 - один из возможных вариантов выполнения блока начального сброса.Преобразователь содерижт генератор 1 импульсов, счетчик 2 импульсов, первый регистр 3 на,1) -триггерах, элемент НЕ 4, первый и второй элементы И 5 и 6,2 -триггер 7, блок 8 сравнения, блок 9 начального сброса, второй регистр 10 наР -триггерах, реверсивный счетчик 11, третий и чет вертый элементы И 12 и 13, блок 14 задержки, первый и второй элементы ИЛИ 15 и 16.Первый вход генератора 1 импульсов соединен с шиной фПуск, а выход - с первым входом счетчика 2 и вторыми входами третьего 12 и четвертого 13 элементов И. Кодовые входы первого 3 и второго 10 регистров подключены к соответствующим кодовым шинам, выходы первого регистра 3 и выходы реверсивного счетчика 11 подключены к соответствующим входам блока 8 сравнения, Выход знакового разряда первого регистра 3 подключен к входу элемента НЕ.4, к первому входу третьего элемента И 12 и к первому входу первого элемейта И 5, ,выход элемента НЕ 4 соединен с первым входом второго элемента И б и первым входом четвертого элементаИ 13. Вторые входы первого и второго элементов И подключены к выходуП-триггера. Выход блока 9 начальногосброса соединен с вторым входом ге нератора 1 импульсов и через первыйэлемент ИЛИ 15 - с-входомЭ -триггера 7, второй вход первого элемента ИЛИ 15 подключен к выходу блока8 сравнения.1 О Первый и второй входы реверсивного счетчика 11 подключены соответственно к выходам третьего 12 и четвертого 13 элементов И. Первый ивторой входы второго элемента ИЛИ 16соединены соответственно с выходомсчетчика 2 и шиной фПускф, а выход - с С-входами первого 3 и второго 10 регистров и через блок 14задержки с вторым входом счетчика 2,третьим входом реверсивного счетчика 11 и с входомЗ -триггера 7. НаР-вход 1)-триггера 7 подан разрешающий потенциал.Генератор 1 импульсов содержитэталонный генератор 17 иЭ -триггер 18выход генератора 17 через элемент. И 19 подключен к выходу, первыйи второй входы генератора 1 импульсон подключены соответственно к С и(-входам Э-триггера 18, а наП -входР-триггера 18 подан разрешающийуровень. Второй вход элемента И 19соединен с выходомД -триггера 18,Блок 9 начального сброса управляет начальной установкойЗ -тригге ра 7 и генератора 1 импульсон привключении напряжения питания и посигналам оператора. Первый регистр3 хранит код модулируемого сигна,ла Е . Второй регистр 10 хранит код 4 О числа А зх, определяющего крутизнустатической характеристики.Элемент НЕ 4 совместно с третьим12 и четвертым 13 элементами И в,зависимости от знакового разряда 45 кода на выходе регистра 3 управляют подачей импульсов от генератора 1на суммирующий (второй) либо вычитающий (первый) вход реверсивногосчетчика 11. Счетчик 2 совместно свторым элементом ИЛИ 16 н блоком 14задержки управляют работойЭ -триггера 7 и Формируют импульсы для сбро.са реверсивного счетчика 11 и импульсы записи в первый и второй регистры 3 и 10. Элемент НЕ 4 совместно с первым и вторым элементами И 5и б в зависимости от знакового разряда на выходе первого регистра 3разрешают прохождение сигнала с выхода Э -триггера 7 на первый либо 60 второй выходы преобразователя. Блок8 сравнения Фиксирует момент совпадения входных кодов. 1) -триггер 7 выполнен по схеме с приоритетом повходу В, при этом исключается не определенное состояние триггера.(одиночный короткий импульс) используется для запуска преобразователякод-ШИМ и Формируется операторомлибо функциональными эЛементами системы, в которой используется преобразователь.Устройство работает следующим образом.При включении напряжения питанияблок 9 начального сброса формируеткороткий импульс, который черезпервый элемент ИЛИ 15 устанавливает3-триггер 7 в нулевое состояние.Одновременно этот импульс поступаетна второй вход генератора 1 импульсов и устанавливает 2 -триггер 18 внулевое состояние. Таким образом,нулевой сигнал с выходами -триггера18 не разрешает проход частотыэталонного генератора 17 череэ элемент И 19 на выход генератора 1 импульсов,На входы первого регистра 3 подается дополнительный код модулируемого сигналаЕ, при этом старшийразряд знаковый. Знак - ходи"руется 1 ф, знак + кодируется фОф. На входы второго регистра 10 подается код числа АЗх, определяющего крутизну статической ха-рактеристики преобразователя, которая выражается коэФфициентом К: /Т ф/, где- длительность выходного импульса; Т - период следования импульсов; /Я/ - модуль входного. кода,При подаче сигнала Пускф импульс с соответствующей шины поступает на первый вход (С-вход) второго 3-триггера 18 и по переднемуФронту устанавливает его в состояние 1, разрешая тем саням прохождение импульсов с выхода эталонного генератора 17 через элементИ 19 на выход генератора 1 импульсов.Период следования импульсов от генератора Тф, длительность импульеа "а 0,5 То.По переднему фронту импульса свыхода элеМента ИЛИ 16 происходитзапись информации в первый и второй,.регистры, Этот же импульс с задержкой Т 3, определяемой блоком 14 задержки, поступает на третий вход(сброс в ноль) реверсивного счетчика 11 и второй вход (запись информации) счетчика 2.Таким образом, в счетчик 2 записывается код А вх и одновременно первый 2 -триггер 7 устанавливается всостояние ф 1. Число пар инверторов в блоке 14 задержки выбирается из условия, чтобы к моменту поступления импульса записи на второйрвход счетчика 2 в регистре 10 про,изошла запись входного кода Ау. На фиг, 2 приведены временные диаграммы,поясняющие принцип работы преобразователя код-ШИМ, где а - входной код,Е - положительный, 0 - входной кодС - отрицательный.Рассмотрим случай Еъ О, Посколькув знаковом разряде регистра 3 записан 01, то импульсы от генератора 1 импульсов поступают на второй (суммирующий) вход реверсивно го счетчика 11, выходной код которого сравнивается в блоке 8 сравненияс кодом Е, В момент совпадения этихкодов на выходе блока 8 сравненияпоявится импульс длительностью То, 15 сдвинутый по фазе наъ.-ЯТ,(относй-тельно соответствующих импульсов навыходе второго элемента ИЛИ 1 б),Одновременно импульсы с выхода генератора 1 импульсов поступают напервый вход счетчика 2, на выходе1которого появляется код линейно нарастающего сигнала (фиг. 2 а). Разрядность счетчика 2 выбирается больше разрядности реверсивного счетчика 11 и входного кода Я . После заполнения счетчика 2 на его выходепоявляется импульс переноса длительностью 2 О, который через элементИЛИ 16 и блок 14 задержки устанавливает 2 -триггер 7 в состояние 1,а также управляет записью в регистры и установкой счетчиков.На фиг, 2 а приведены два случая:первый А 8= 0 (штриховые линии), второй А= А (сплошные линии). Изменением кода А можно регулировать пеВХО 7риод следования импульсов Т:Т(2-АЗх), где п - число разрядов счетчика 2. Появление второго импульсана выходе блока 8 сравнения в одном 40 и том же периоде не изменит нулевого состоянияЗ -триггера 7.Сигнал с выхода 2 -триггера 7 через второй элемент И б поступает навторой выход преобразователя.45 Если входной кодб регистра 3 отрицательный (фиг, 28), знаковый раз,ряд равен фф 1, схема работает аналогично, но с той лишь разницей, чтоимпульсы от генератора 1 импульсов 0 поступают через третий элемент И 12.на первый (вычитающий) вход реверсивного счетчика 11, а выходной сигнал снимается с выхода первого элемента И 5. В примере, приведенномна фиг. 2, входной кодпредставленв виде четырехразрядного кода, старший разряд которого - знаковый.В остальном работа преобразователя остается такой же, как и в случае положительного кода Е . Ю На последующих периодах преобразователь работает аналогично.При необходимости остановить работу модулятора замыкается ключ вблоке 9 начального сброса, при этом65 на его выходе формируется импульс,устанавливающий в нуль 2-триггеры 7 и 16, а на выходах преобразователя появляются нулевые сигналы, которые сохраняются сколь угодно долго. Повторный запуск преобразователя возможен лишь по сигналу "Пуск. 5Иэ приведенных временных диаграмм видно, что скважность импульсовопределяется соотношением 2 /Р=Я /(2 -Аз). ПОэтому крутизна статической характеристики преобраэова теля М= (2 ф-А 9) легко регулируется путем изменения кода А. (Величина М показывает, какая скважность соответствует коду Е = 0 01) .Таким образом, предлагаемое уст ройство позволяет преобразовать в широтно-импульсный модулированйый сигнал числа, представленные в до- . полнительном коде, а также регулировать крутизну статической характеристики, Применение этого преобразователя в цифровых системах управления степенями подвижности промышленных роботов существенно упрощаетнастройку системы и позволяет использовать одно микропроцессорное устройство для управления различными ,степенями подвижности одного и тогоже робота, что в конечном итогеведет к уменьшению массогабаритныхи стоимостных показателей системы вцелом. Кроме того, с помощью такихпреобразователей могут быть построены высококачественные цифровыеадаптивные системы, в которых коэффициент усиления целенаправлено изменяется в процессе управления..Войтов Составитель Техред М. Кос ОРректор А, Зимокосо Редакт днев 10360 5 Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 8 Тираж 936 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и отк 113035, Москва, Ж( Раушская