Реверсивный цифро-аналоговый интегратор-преобразователь

Изобретение относится к автоматике, в частности к автоматизированным системам управления, и может быть использовано в системах автоматического управления в том числе в регулируемых и следящих системах электро- привода с импульсными датчиками скорости и положения.Цель изобретения - упрощение устройства, увеличение быстродействия, повышение точности и надежносвти.,Ца,чертеже изображена функциональная схема реверсивного цифроацалогового интегратора-преобразователя.Реверсиьчый цифроаналоговый интегратор-преобразователь содечжит георатор 1 импульсов, блок 2 зада л, блок 3 обратной связи, два логпческпх элемента ЗИИЛИ-НЕ 4 и 5, рсверспвцый счетчик 6, блок 7 контроля переполцеция счетчика, блок 8 контроля нулевого состояния счетчика, цифроаналоговый преобразователь (ЦЛП) 9, источник 10 опорного напряжения, входы и выходы 11-36 блоков интегратора-треобразователя.Перв 1 выход 35 генератора 1 им 1 упсов одкпочен к входу блока 2 "дания, а второй выход 36 генерато-. ра 1 импульсов подключен к входу 16 блока 3 обратной связи, два других входа 14 и 15 которого подключены к импульсцому датчику скорости ц перемещения (це показан).Первый 21 и второй 22 входы первого 4 элемента ЗИИЛИ-НЕ подклочецы соответственно к первому 11 и второму 2 выходам блока 2 задания, пятыи 24 и шестой 25 входы - к второму 18 ц третьему 19 входам блока 3 обратной связи, третий 20 ц четвертый 23 входы - к выходу блока 7 контроля переполнения счетчика 6, а выход - к входу "Суммирование счетчика 6. Первый 30 и второй 29 входы второго 5 логического элемента ЗИИЛИ-НЕ подключены соответственно к первому 17 и второму 18 выходу блока 3 обратной связи, пятый 26 и шестой 27 входы - к второму 12 и третьему 13 выходу блока 2 задания, третин 31 ц четвертый 28 входы подключены к выходу блока 8 коцтроггл нулевого состояния счетчика 6, а выход - к входу вычив танис" счетчика, выход которого подключен к входу блока 7 контроля пере 5 14" 20 25 3035 40 4550 полнения счетчика 6 и входу блока 8 контроля нулевого состояния счетчика 6 и первому 32 входу ЦАП 9, второй Вход 33 1(оторого подклОчек источи ку 10 опорного напряжения.Реверсивньй цифроаналоговый интегратор-преобразователь работает следующим образом,Генератор 1 импульсов тактирует работу всего устройства. С выхода 35 генератора 1 снимается прямая последовательность импульсов эталонной частоты Г , а с выхода 36 снимается инверсная последовательность импульсов Г, . Прямая и инверсная последовательности импульсов Г, и Г поступают ца вход блока 2 задания и вход 16 блока 3 обратной связи и осуществляют зременую привязку импульсов частоты задания Г и имзпульсов частоты обратной связи Гс целью их неодновременного попадания на суммирующий ц вычитающий входы резерсивцого счетчика 6. Импуль" сы с частотой следования Г постуатпоют ца выход 35 генератора 1 с выхода третьего инвертора, а импульсы с частотой следованияпоступают ца выход 36 генератора 1, соответственно с выхода второго инвертора, На выход 12 блока 2 задания поступают импульсы частоты задания . . На выходах 11 и 13 блока 2 формируются логические сигналы, определяющие заданное направление работы. Наличие логической "1" на выходе 11 блока 2 илогического "0 ца выходе 13 соответствует заданию направлению работыцВперед(В). При инвертировании логических сигналов ца выходах 11 и13 блока 2 заданное направленце работы становится "Назад" (Н),Блок задания 2 представляет собойуправляемый генератор импульсов,в качестве которого может быть использован преобразователь напряжениечастота (ПНЧ) или преобразователькод-частота (ПКЧ). Для согласованиявыхода операционного усилителя сТТЛ-схемамца выходе П 11 Ч установленреэистивный делитель напряжения. Выходные импульсы управляемого генератора импульсов поступают на вход цепи временной привязки, входящей в у 5 блок 2. Импульсы Гэ, с выхода 35 гецератора 1, поступающие на вход блока 2, поступают на вход цепи временцоц привязки, с выхода которой сни 124783310 маются тактованные импульсы Г поступающие на выход 12 блока 2. Логические сигналы на выходах 11 и. 13 блока 2, соответствующие заданному направлению работы могут зада ваться с помощью тумблеров, входящих в блок 2, путем присоединения к выходам 11 и 13 блока 2 шин ".Общая" и "Плюс" источника питания (через ограничительный резистор).На входы 14 и 15 блока 3 обратной связи от внешнего импульсного датчика, входящего в состав системы регулирования, поступают две импульсные последовательности с частотой 15 следования импульсов Г . Причем частота следования импульсов обратной связи Г, соответствует скорости перемещения объекта регулирования, а направление перемещения определя ется фазовым сдвигом между импульсами с частотой , , поступающими на входы 14 и 15 блока 3. При опереже нии по фазе наП/2 импульсами на входе 14 блока 3 импульсов на входе 25 15 блока 3 на его выходе 17 появляется сигнал логической 11 а на выходе 19 - сигнал логического "0", что соответствует направлению перемещения "Вперед" (В). При отста вании по Фазе нап/2 импульсов на входе 14 блока 3 относительно импульсов на его входе 5 сигналы на выходах 17 и 19 блока 3 инвертируются, что соответствует направлению перемещения "Назад" (Н).Блок 3 обратной связи представляет собой формирователь импульсов импульсного датчика скорости н перемещения, определяющий также направле ние перемещения объекта регулирования, и цепь временной привязки.Сигналы с выхода формирователя поступают на выход 17 блока 3, сигналы с другого выхода подаются на 45 выход 19 блока 3. Импульсы, частота следования которых соответствует скорости перемещения объекта регулирования, поступают с выхода формирователя па вход цепи временной при вязки, идентичной рассмотренной в блоке 2. Импульсы Г с выхода 36 генератора 1 поступают на вход 16 блока 3 и далее на вход цепи временной привязки. Тактованные импуль сы Г, поступают на выход 18 блокаос3, а с выхода 18 блока 3 снимаются сформированные импульсы. Импульсы частоты задания Г и частоты обратной связи 1 через логические элементы ЗИИЛИ-НЕ 4 и 5 поступают Ьа входы реверсивного счетчика 6. С выхода источника 10 опорного напряжения на вход 33 цифроаналогового преобразователя 9 подается опорное наи пряжение 1,=-Ч 2 , где а - вес младшего разряда ЦАП; п " количество разрядов ЦАП, При этом статическая характеристика цифроаналогового преобразователя смещается в область отрицательных выходных напряжений. Нулевому напряжению на выходе ЦАП 9 соответствует кодовая комбинация "1,00" на его входах и выходах счетчика 6, т.е. логическая "1" в старшем разряде и логический "0" во всех остальных разрядах.При кодовой комбинации "1,1", на входах ЦАП 9 его выходное напряжение равноКодовой комбинации "0,0. 0" на входах ЦАП 9 соответствует напряжение на его выходе, равное1- 1-алых =-я 2При неподвижном объекте регулирования и сочлененном с ним датчиком перемещения частота обратной связиравна нулю.При равенстве нулю частоты задания Г напряжение на выходе ЦАП 9зтакже равно нулю.После предварительного выбора направления работы, например "Вперед" (В) и частоты задания Г , на выходе 11 блока 2 появляется сигнал логической "1", а на выходе 13 блока 2 - сигнал логического "0". С выхода 12 блока 2 импульсы с частотой следования 1 поступают. на вход 22 логического элемента ЗИИЛИ-НЕ 4 и на вход26 элемента ЗИИЛИ-НЕ 5, Так какпри нулевом выходном напряжении ЦАП 9 счетчик 6 не находится ни в нулевом состоянии, нив режиме переполнения, то на выходах блоков 7 и 8 присутствуют логические единицы, которые поступая соответственно на входы 20, 23 и 31; 28 логических элементов ЗИИЛИ-НЕ 4 и 5, разрешают прохождение частоты задания Г, и частоты обратной связи Г на их выходы.Частота заданияс выхода элезмента ЗИИЛИ-НЕ 4 поступает на суммирующий вход счетчика 6. Кодоваякомбинация ца выходах счетчика б с приходом каждого импульса частоты задания Г уззелцчцвается на единицу, Напряжение на выходе ЦАП 9 также ступенчато возрастает, Г 1 оложительцое выходное напряжение +У,ь, ЦА 11 9 проходзгг через усилитель мощности и пода-, стся ца цсполццтельзп 1 й двигатель, который приводит в движение объект регулирования .и сочлененный с ццм 10 импульсный датчик перемещенця. После начала движения от импульсного датчика на иходы 4 и 15 блока 3 цачнна 1 от поступать сдвинутые ца /д импульсычастотой Г . На выходе 7 блока 5 3 0511 зляетс 51 сигнал 3 Огцческоп 1 а ца ьыходе9 - сцгцап логического 0, что соответствует направлению персмещезцзя ВпередВ 5, О выходан ц.18 бзьэка 3 частота обратной связи 20 :Г .ерез логический элемецт ЗППП 1- НЕ 5 поступает ца гычитаю 1 цзш вход счетчика б. С приходом каждого имузоса с частотой Г выходое напряжение ЦЛЛ 9 уменьшается на однц 25 зсвацт, Пр 11 достцже 1 пц 1 з Беличзпы Г в системе регулирования наступает ус ацс внвьь 1 йся режззм раб ты, скорость пере;1 зщепця Объекта регулирования постоянна 11 пропорццо.альа Г . Па 30 выходах счетчика б образует я кодовая комбинация, соответствуощая интегралу раззцости частоты задазшя Гд и частоты обратной связц, Прц выбрг 51 о;1 напр авле 5 шц работы Вперед1 (.,.С;1:Б 1 ц прц ГГ положптельцое ца 5 ОСпряжезпзе ца выходе ЦАП 9 увели 11 за"с 51 5 а прц Г с Г умецьшаетс 51, Лрц прекращении поступления импульов с частотой:Г. от блока 2 ца счет-,5 з чшс 6 поступают только цмпульсьз с частотой Х; уменьшающие его содержимое и соответственно выходое напряжение ЦАП 9. При уменьшении кодовой комбинации счетчика до 1,0, , 455 0" на выходе ЦАП 9 устанавливается выходное напряжение, равное нулю. Прц дальнейшем поступлении импульсов с частотой 1 на вычитазощцй входсчетсцзса б напряжение ца 1 зыходе ЦАП 50 9 меняет знак с положительного на отрицательный и возрастаег по абсол 1 отпой велцчине. Усиленное напряжение поступает ца дззигатель, который под его дейстззцем меняет направление 55 1 ращения.После перемены цапра 1 злепия цере 11 еще 51 ця на 15 отцвоззоложное фазовый сдвиг импульсцых последовательностей, поступающих на входы 14 и 15 блока 3, меняет знак и на вьгсоде 17 блока 3 появляется логический "0", а ца выходе 9 блока 3 - логическая что соответствует направлению перемещения "Назад" (Н).Прц этом элемент ЗИИЛИ-НЕ 5 закрывается логическим О , поступа 1 ощим с выхода 17 блока 3, и импульсы обратной связи с частотой Г це проходят на вычита 1 ощий вход счетчика 6, Сигнал логической "1" посту 1 гает с выхода 19 блока 3 ца вход элемента ЗИПЛИ-НЕ 4 и разрешает прохождение импульсов частоты Г. ца суммирующий вход счетчика 6. Импульсы Г, уменьша 1 от по абсолютной величине вьзходцое напряжеие ЦАП 9 до нуля. В случае ненулевой скорости перемещения регулируемого объекта выходное напряжение ЦАП 9 поменяет знак и процесс описацнь 5 й выше, повторяется до полной остановки объекта регулирования.При перемене заданного направления работы ца противоположное ца ьчзходеблока 2 устанавливается сигнал логического цО, а ца выходе 13 - сигнал логической "1", что соответствует цапраззлецию работы Назад (Н), Емпульсы частоты задания Г с выхода 12 блока 2 поступают на вход 26 логического элемента ЗИ 2 ИЛИ-ЕЕ 5 и с его выхода - ца вычитающий вход счетчика 6.После начала движения регулируемого объекта ца выходе 17 блока 3 появляется сигнал логического "0", а ца выходе 19 - сигнал логической "1", что соответствует направленизо перемещения "Е 1 азад" (Е) . Импульсы обратной связи с частотой Г посту" пают на вход 24 элемента ЗИИЛИ-НЕ 4 и с выхода последнего поступают на суммирующий вход счетчика б. При этом напряжение на выходе ЦЯП 9 имеет отрицательный злак. Остальные процессы в устройстве протеказот аналогичцо выше описанным.В режиме реверса (при сиене знака заданного направления работы, цроисшедш 11 м до момента полной Остановкц регулируемого объекта), т,е. прц выходном напряжении ЦАЕЕ 9, не равным нулзо, импульсы с частотой Г, пачипа 1 от поступать ца противоположный вход счетчика 6, на который по 1247833даются также импульсы с частотой ГоС При этом на выходе счетчика образуется кодовая комбинация, соответствующая интегралу суммы частоты Г3 и. После перемены направления 5 перемещения регулируемого объекта процессы в устройстве протекают аналогично вышеописанным.При использовании устройства в режиме позиционирования требуемое перемещение может быть задано путем записи в счетчик определенного чис- . ла импульсов +И (в зависимости от заданного направления работы), подаваемого либо на суммирующий, либо на вычитающий входы счетчика 6Требуемое перемещение может быть задано также путем подачи параллельного дополнительного кода на вход 34 предварительной установки счетчика.20Блоки 7 и 8 цифрового интегратора-преобразователя запрещают прохождение импульсов соответственно на суммирующий и вычитающий входы счетчика 6 при кодовых комбинациях 1 "1,1. 1" либо "0,00" на выхо-дах счетчика, что предотвращает появление ошибки при динамических режимах работы, например, при резком изменении частоты задания 1 30Блок 7 представляет собой схему И-НЕ, а блок 8 схему ИЛИ, входы которых соединены с выходами реверсивного счетчика 6.При работе в установившемся режиме при скорости перемещения, близкой к нулю, регулируемый объект совершает колебания в пределах одной или нескольких дискрет вокруг установившегося положения. При этом знак час тоты Г периодически меняется. Так как в цифровом интеграторе-преобразователе заданное направление работы и направление перемещения определяются независимо друг от друга в45 блоках 2 и 3 соответственно, то в отличие от прототипа в предлагаемом устройстве производить реверс или устанавливать новое задание можно не дожидась нулевой скорости перемещения регулируемого объекта, что существенно ра".ширяет полосу пропускания системы регулирования, увеличивает быстродействие и, следовательно, динамическую точность.Формула изобретенияРеверсивный цифроаналоговый интегратор-преобразователь, содержа" щий реверсивный счетчик, подключенный выходом к входам блока контроля переполнения счетчика, блока контроля нулевого состояния счетчика и первому входу цифроаналогового преобразователя,генератор импульсов, подключенный первым выходом к входу блока задания, а вторым выходом - к одному входу блока обратной связи, два других входа которого подключены к импульсному датчику скорости, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения быстродействия, повышения точности и надежности, в него введены источник опорного напряжения и два элемента ЗИИЛИ-НЕ, причем первый и второй входы первого элемента ЗИИЛИ-НЕ подключены соответственно к первому и второму выходам блока задания, пятый и шестой входы - к второму и третьему выходам блока обратной связи, третий и четвертый входы - к выходу блока контроля переполнения счетчика, а выход - к входу "Суммирование" счетчика, первые.и вторые входы второго элемента ЗИИЛИ-НЕ подключены соответственно к первому и второму выходам блока обратной связи, пятые и шестые входы - к второму и третьему входам блока задания, третий и четвертый входы - к выходу блока контроля нулевого состояния счетчика, выход источника опорного напряжения - к второму входу цифроаналогового преобразователя.1247833 Лаще Составителвин Техред Б. В, Бутяга Тираж 836 Государственноголам изобретений Москва, Ж, Р п 130оизводственно-поли ическое предпри Ужгоро Редактор А. аказ 4124/4ВНИИПИ 11 одп комитета СССРи открытий