Преобразователь код-шим

(53 (56 708508, 2 Авт 064458 рототип4 57 людоУ 3-тригодключеи Вто регистре и второС-входы которогоственно к первому И, втор гере, Р ны соотв о 25(088.8)торское свидетельство С кл. Н 03 К 13/20, 1980, рское свидетельство ССС кл. Н 03 К 3/20, 1983(5 ) ( ) 1.ПРЕОБРАЗОВАТЕ 1 Ь КОД - ШИИ,содержащий два элемента ИЛИ. четыре элемента И, первый регистр, информационные входы которого подкчены к соответствующим первым ковым шинам, вход записи - к выходвторого элемента ИЛИ и входу блоказадержки, а знаковый выход - к первым входам второго и четвертогоэлементов И и через инвертор - к первым входам первого и третьего элементов И, и управляемый генераторимпульсов, первый вход которого ипервый вход .первого элемента ИЛИсо-единены с выходом блока начальногосброса, второй вход -. с шиной"Пуск" и первым входом второго элемента ЖИ, а первый выход - с вторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соответственноподключены к первому и второму входамреверсивного счетчика, третий входкоторого соединен с выходом блока задержки и С-входом первого Ю-триггера, 3 -вход которого подключен к шине разрешающего уровня, Я -вход -к выходу первого элемента ИЛИ, а выходк вторым входам третьего и четвертого элементов И, выходы которых соответственно соединены с выходными ши-. нами, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей, в него. введен делитель частоты, первый и второй входы которого соединены соответственно с вторым выходом управляемого генератора импульсов и шиной "Пуск", а выход - с вторым входом второго элемента ИЛИ, при этом третий и четвертый входы уп.равляемого генератора импульсов подключены соответственно к выходу вто.рого элемента ИИ и третьему входу реверсивного счетчика, входы которого соответственно соединены с разрядными выходами первого регистра, а ви-е ход подключен к второму входу первого - элемента И 1 И, причем пятые входы управляемого генератора импульсов соот" ьеай ветственно соединены с вторыми кодовыми шинами.ОЪ2, Преобразователь по п. 1, о т - личающийся тем,чтоуп с равляемый генератор импульсов выполнен на эталонном гейераторе, счетчике импульсов, пятом и шестом элементах рому входам управляемого генератораимпульсов, Э-вход - к шине разрешающего уровня, а выход - к первымвходам пятого и шестого элементов.И. выходы которых соответственно соединены с первым и вторым выходамиуправляемого генератора импульсов, третий и четвертый входы котор1164886 го соответственно подключены к входу записи второго регистра и входузаписи счетчика импульсов, а пятыевходы соединены с соответствующи-ми информационными входами второгорегистра,выходы которого подключены Изобретение относится к автоматике и может быть использовано вцифровых системах управления позиционными электропринодами промышленных роботов, станкон с числовымпрограммным управлением и т.д,Известен преобразователь кодШИМ, содержащий генератор импульсов, первыйвход которого соединен с шиной "Пуск", а первый выход - Ос первым входом счетчика, регистрна Д -триггерах, выход знаковогозаряда которого подключен к входуэлемента НЕ и к первому входу первого элемента И, выход элемента НЕсоединен с первым входом второгоэлемента И, 3 -триггер, блок сравне -ния и блок 2 И-И 2 И причем первыйнход генератора импульсов соединенсоответственно с вторым входом счетчика с С-входами Р -триггеров регистра и первым входом второго элемента И, блока 2 И-И 211, выход которого подключен к С-входу Э -триггера, 2-вход которого соединен с первым выходом блока сравнения второйвыход которого подключен к первомувходу первого элемента И блока 2 ИИЛИ, вторые входы которого соединены с вторым выходом генератора им 30пульсов, второй вход последнего соединен с выходом 2-триггера и с вторыми входами первого и второго элементов И, кодовые входы регистраподключены к кодовым шинам, выходысчетчика и регистра подключены ксоответствующим входам блока сравнения 1 1 .Недостатки данного преобразователя - отсутствие возможности регулирования крутизны статической харак 40теристнки, а такженеобходимостьпредставления входной информации только н прямом коде,к соответствующим информационным входам счетчика импульсов, выход которого соединен с. вторым входом пятого элемента И, а счетный вход -с выходом эталонного генератора ивторым входом шестого элемента И. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является пре. - образователь код - ШИМ, содержащий ге. нератор, два элемента 1 ШИ, четыре элемента И, первый регистр,информационные входы которого подключены к соответствующим первым кодовым шинам, вход записи - к выходу второго элемента и входу блока задержки, а знаковый выход - к первымвходам второго и четвертого элементов И и через инвертор - к первым входам первого и третьего элементов И, и управляемый генератор импульсов, первый вход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и выходом блока начального сброса, второй вход - с шиной "Пуск" и первым входом второго элемента ИЛИ, а первый выход - с вторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соответственно подключены к первому и второму входам реверсивного счетчика. третий вход которого соединен с выходом блока задержки и С-входом первого д-триггера, Р -входкоторого подключен к шине разрешающего уровня, Й-вход - к выходу первого элемента. ИЛИ, а выход - ко вторым входам третьего и четвертого элементов, И, выходы которых соответственно соединены с выходными шинами., при этом разрядные выходы первого регистра соответственно соединены с первыми нходами блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, а вторые входы - с соответствующими выходами реверсивного счетчика, третий вход которого подключен к входу сброса счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с первым выходом управляемого генератора импульсов, а информационные входы - с соответствующими выходами второго регистра, вход записи которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а информационные входы - с соответствующими вторыми кодовыми шинами 235В этом преобразователе крутизна статической характеристики определяется выражением К = 1(2 . Ав) и регулируется эа счет изменения А , что эквивалентно изменению пе- О риода следования управляющих импульсов Т = Те(2 . - А в ), Однако при этом ограничивается. диапазон регуолирования К , поскольку при уменьешении К нарушается условие непрерывности тока двигателя, Система с регулируемой частотой следования управляющих импульсов обладает низкой надежностью из-за возможности возникновения в ней электромеханического резонанса на субгармонической частоте ШИМ. Низкая надежность известного устройства обусловлена также наличием блока сравнения, сложность которого увеличивается с увеличением разрядности кода ошибки,25Таким образом, недостатки известного преобразователя заключаются. в ограниченной области применения, обусловленной малым диапазоном изме- нения крутизны, и низкой надежностиза счет наличия возможности возникновения электромеханического резонанса на субгармонической частоте ШИМ.Цель изобретения - повышение на дежности и расширение функциональных возможностей.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь код в ,ШИМ,. содержащий два элемента ИЛИ, четы-40 ре элемента И, первый регистр, информационные входы которого подключены к соответствующим первым кодовым шинам, вход записи - к выходу второго элемента ИЛИ и входу блока за держки, а знаковый выход - к первым .входам второго и четвертого элементов И и через инвертор - к первым входам первого и третьего элементов И, и управляемый генератор импульЯ сов, первый вход которого и первый вход первого элемента ИЛИ соединены с выходом блока начального сброса, второй вход " с шиной "Пуск" и первым входом второго элемента ИЛИ, 55 а первый выход - с вторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соответственно подключены к первому и второму входамреверсивного счетчика, третий входкоторого соединен с выходом блоказадержки и С-входом первого 3 -триггера, Р -вход которого подключен кшине разрешающего уровня, Я -вход -к выходу первого элемента ИЛИ, авыход - к вторым входам третьего ичетвертого элементов Ивыходы которых соответственно соединены с выходными шинами, дополнительно введенделитель частоты, первый и второйвходы которого соединены .соответст-.венно с вторым выходом управляемого,генератора импульсов и шиной "Пуск",а выход - с вторым входом второгоэлемента ИЛИ, при этом .третий и чет"вертый входы управляемого генератора импульсов подключены соответственно к выходу второго элемента ИЛИи третьему входу реверсивного счетчика, четвертые входы которого соответственно соединены с разряднымИвыходами первого. регистра, а выходподключен к второму входу первогоэлемента ИЛИ, причем пятые входы уп-равляемого генератора импульсов соответственно соединены с вторыми кодовыми шинами.Кроме того, управляемый генераторимпульсов выполнен на эталонном генераторе, счетчике импульсов, пятоми шестом элементах И, втором регистре и втором З-триггере, Р и Свходы которого подключены соответственно к первому и второму входам управляемого генератора импульсов,Р-вход - к шине разрешающего уровня, а выход - к первым входам пятого и шестого элементов И, выходы которых соответственно соединены с пер вым и вторым выходами управляемогогенератора импульсов, третий и четювертый входы которого соответственноподключенык входу записи второгорегистра и входу записи счетчика импульсов, а пятые входы соединеныс соответствующими информационнымивходами. второго регистра, выходыкоторого подключены к соответствующим информационным входам счетчика импульсов, выход которого соединен с вторым входом пятого элемента И, а счетный вход - с выходом эталонного генератора и вторым"входомшестого элемента И,. На фиг. представлена структурная электрическая схема преобразователя код - ШИМ на фиг.2 - управ1064 ляемый генератор импульсов, вариант.Преобразователь код .- ШИМ содер. жит первый регистр 1, реверсивный счетчик 2, первый 3-триггер 3, блок 4 начального сброса, первый и второй элементы ИЛИ 5 и 6, блок 7 задержки, первый, второй, третий и четвертый элементы И 8 - 11, инвертор 12, управляемый генератор 13 импуль О сов, делитель 14 частоты, первые 15 и вторые 16 кодовые шины, выход- ныешины 17, шину "Пуск" 18 и шину 19 разрешающего уровня,Первый вход первого элемента15ИЛИ 5 соединен с первым входом управляемого генератора 13 и выходомблока 4 начального сброса, а выходс Р-входом первого Т 1-триггера 3,20первые входы первого регистра 1 подключены к соответствующим первымкодовым шинам 15, а второй вход - квыходу второго элемента ИЛИ 6, знаковый выход первого регистра.1 сое 25динен с первыми входами второго ичетвертого элементов,И 9, 11 и черезинвертор 12 - с первыми входами первого и третьего элементов И 8,.10,первый выход управляемого генератора 13 импульсов подключен через первыйи второй элементы И 8, 9 соответственно к первому и второму входамреверсивного счетчика 2,. третий входкоторого через блок 7 задержки соединен с выходом второго элемента ИЛИ 6,З 5вторые входы управляемого генератора 13 импульсов и второго элементаИЛИ 6 подключены к шине "Пуск" 8,С-вход первого 3 "триггера 3 соединен через блок 7 задержки с выходом фвторого элемента ИЛИ 6, а2-вход подключен к шине 19разрешающего уровня, выход первого3-триггера 3 соединен с вторыми вхо"дами третьего и четвертого элемен- ф 5тов И О, 11, выходы которых подключены к соответствующим выходным шинам 17, первый и второй входы делителя 14 соединены соответственно свторым выходом управляемого генера-тора 13 импульсов и шиной "Пуск" 18,а выход - с первым входом второгоэлемента ИЛИ 6, третий и четвертыйвходы управляемого генератора 13 импульсов подключены соответственно к 55выходу второго элемента ИЛИ 6 и выходу блока 7 задержки, разрядныевыходы первого регистра 1 соедине 886 6ны с четвертыми ( информационными 7входами реверсивного счетчика 2,выход подключен к второму входу первого элемента ИЛИ 5. Пятый вход управляемого генератора 13 импульсовподключен к соответствующим кодовым шинам И 5.Управляемый генератор 13 содержитэталонный генератор 20, второй 1-триггер 21, второй регистр 22, счетчик23 импульсов, пятый и шестой элементы И 24, 25 и шину 26 разрешающего уровня, причем Яи. С-входы второго 3-триггера подключены соответственно к первому и второму входамуправляемого генератора 13 импульсов, а выход через пятый элементИ 24 - к первому выходу управляемого генератора 13 импульсов и через шестой элемент И 25 - к второмувыходу управляемого генератора 13импульсов. Выход эталонного генератора 20 соединен со счетным входомсчетчика 23 и через шестой элементИ 25 с вторым выходом управляемогогенератора 13 импульсов, информацинные входы второго регистра 22 подключены к соответствующим пятымвходам управляемого генератора 13импульсов, а второй вход - к третьему входу управляемого генератора 13импульсов, информационные входы счет чика 23 соединены с выходами второго регистра 22, а выход - с вторымвходом пятого элемента И 24, четвертый вход управляемого генератора 1 З.импульсов подключен к .входузаписи счетчика 23,О-вход второго3-триггера 21 соединен с шиной 26разрешающего уровня,Делитель 14 выполнен на счетчике импульсов, счетный вход которого подключен к первому входу делителя,. а вход установки в ноль - ковторому входу делителя. Выходом делителя является выход переноса счетчика,Устройство работает следующимобразом,При включении напряжения питанияблок 4 начального сброса формирует короткий импульс; который черезпервый элемент, ИЛИ 5 устанавливаетпервый Р -триггер 3 в нулевое состояние. Одновременно этот импульс по,ступает. на первый вход управляющегогенератора 13 импульсов и устанавливает второй Э-.триггер 21 в нулевоесостояние. Таким образом, нулевойсигнал с выхода Э -триггера 21 не разрешает проход частоты эталонного генератора 20 через пятый и шестой элементы И 24, 25 на первый и второй выходы управляемого генератора 13 импульсов. На входы первого регистра 1 подается модулируемый сигнал представленный в дополнительном коде. Знак "-" кодируется "1", знак "+" кодируется "0"., На входы вто-. 1 О рого регистра 22 подается код И определяющий частоту управляемого генератора 13 импульсов на первом выходе Е д =Го/(2 -г 15), где 1=1/То частота эталонного генератора; Е г-Р 15 =1/Т - частота на первом выходе управляемого генератора 13 импульсов; ш - число разрядов второго счетчика 23. Крутизна статической характеристики преобразователя определяется выражениемаК1Т 1 Егде Т - период импульсов на выходеделителя 14;л- длительность выходного импульса.При подаче. сигнала "Пуск" импульс с соответствующей шины поступает на первый вход (С-вход ) второго 3-триггера 21 и по переднему фронту уста 30 навливает его в состояние "1", разрешая тем самым прохождение частоты Ег с выхода счетчика 23 через элемент И 24 на первый и частотыс выхода эталонного генераго- З 5 ра 20 через элемент И 25 соответственно на второй выходы управляемого генератора 13 импульсов.По переднему фронту импульса с выхода второго элемента ИЛИ 6 происходит запись информации в первыйи второй 22 регистры. Этот же импульс с задержкой Тз , определяемой блоком 7 задержки, поступает на третий вход (вход записи ) реверсивного счетчика 2, на четвертый вход управляемого генератора 13 импуль-. сов (вход записи счетчика 23 ) и устанавливает первый О"триггер 3 в "1".Таким образом, в счетчике 23 эаписывается код М , а в реверсивном счет чике 2 - код Е . Число пар инверторов блока 7 задержки выбирается из условия, чтобы к моменту поступления импульса записи на входы ревер. - сивного счетчика 2 и счетчика 23 произошла запись кодови Ы .в со 3 ответствующие регистры. Рассмотрим случай ВО. Сигнал ошиб ки Е представлен в дополнительном коде. Поскольку в знаковом разряде первого регистра 1 записан "0, то импульсы с первого выхода управляе-мого генератора 13 импульсов проходят через элемент И 8 на первый (вычитающий ) вход реверсивного счетчика 2 . В момент, когда все выходные разряды реверсивного счетчика 2 станут равными нулю, на его выходе. появляется одиночный импульс, сдвину. тый по фазе на величину= 1 Е 1 Т относительно импульса на С-входе 3-триггера 3, который через элемент ИЛИ 5 поступает на й-вход 2-триггера 3 и устанавливает последний в состояние "0"Очередной импульс с выхода делителя 14 осуществляет запись в первый 1 и .второй регистры новой информации, и через время 1 определяемое блоком 7 задержки, переписывает информацию в реверсивный счетчик 2 и счетчик 23, а также устанавливает первый 3-триггер 3 в состояние "1", Модулированные по длительности импульсы появляются на выходе третьего элемента И 10, после чего цикл работы повторяется. Если код ошибки Е, записанный в первом регистре, отрицательный (в .знаковом разряде "1" ), то импульсы с первого выхода генератора 13 импульсов через второй элемент И 9 будут поступать на второй (суммирующий ) вход реверсивного счетчика 2, а выходной сигнал преобразователя снимается с выхода четвертого элемента И 11. В остальном работа схемы аналогична.Крутизна статической характеристики преобразователя определяется выражением К (2 - Б )/К (здесьТК =.- коэффициент деления деТо.лителя 14,). Величина К - показывает какая скважность соответствует коду Е= 0001, Откуда следует, что изменением кода ИЗ, записываемого во второй регистр, можно в широком диапазоне изменятькрутизну статической характеристики преобразователя код - ШИМ.При необходимости оатановить работу модулятора замыкается ключ в блоке 4 начального сброса, При этом наего выходе формируется импульс, ус"танавливающий в "0" триггеры 3 и 21,а на выходах преобразователя получа 9 11648 ются нулевые сигналы, которые сохра- няются сколь угодно долго, Пятый и шестой элементы И 24, 25 закрыты и на первый и второй выходы генератора импульсов частота не проходит. 5 Повторный запуск преобразователя возможен лишь по сигнапу "Пуск" на шине 18.В предлагаемом устройстве при частоте эталонного генератора Г= О10 мГц можно достичь изменения крутизны статической характеристики в диапазоне 1:256 дискретностью 0,1% внесли счетчик 23 имеет восемь разрядов ). В известном устройстве15 при таких параметрах можно получить диапазон изменения крутизны 1:1,3 с неравномерной дискретностью 2.10 % и менее. В то же .время в технических задачах требуется, как правило, боль-, шой диапазон перестройки, а также большая дискретность и равномерность изменения крутизны статической характеристики.Таким образом, технико-экономический эффект от использования изобретения заключается в том, что предложенное устройство позволяет преобразовыватьв широтно-импульсный модулированный сигнал числа, представлеиные в дополнительном коде, а0 1 Отакже производить регулировку крутизны статической характеристики без изменения частоты следования управляющих импульсов. Применение этого преобразователя особенно эффективно в цифровых системах управления степенями подвижности манипулятора, работающих в режиме разделения времени. При этом уменьшение массогабаритных и стоимостных показателей системы достигается за счет использования одного микропроцессора и одного. преобразователя код - ШИМ на все степени. подвижности, которые управляются единой программой обслуживания. Единственным способом компенсирования неидеальности приводов является регулировка крутизны статической характеристики преобразователя. При этом каждому приводу будетсоответствовать новое значение кода М. Кроме того, с помощью таких преобразователей могут быть построены высококачественныецифровые адаптивные системы в которых коэффициент усиления целенаправленно изменяется в процессе управления. При этом полностью исключается возможность возникновения электромеханического резонанса на субгарионической частоте ШИМ, так как период следования импульсов ШИМ постоянен,1164836 Составитель В.ВойтТехред С.йовжий Редактор М.Ванд орректор В.Гирняк Тир ств ное зобр а,филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4 Заказ 4198/54 ВНИИПИ Госуд по делам 113035, Г 1 оск872 Подного комитета СССРтений и открытий5, Раушская наб д.