Преобразователь код-шим

 

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДЧЙИМ, содержащий генератор импульсов, первый вход которого соединен с шип ной Пуск f а выход - с первым входом счетчика импульсов, первый регистр, первые входы которого подключены к соответствующим входным шинг1М, первые выходы - к соответствующим первым входам блока сравнения , а второй выход - к первому входу первого элемента И и к входу элемента НЕ, выход которогосоединен с первым входом второго .элемента И, второй вход которого подключен к выходуD -триггера и к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с первой выходной шиной, а выход второго элемента И подключен к второй выходной шине, отличающийся тем, что, с . целью расширения функционёшьных возможностей преобразователя, в не го введены второй регистр, первые входы которого подключены к соответствующим дополнител1 ным входным шинам, реверсивный счетчик, третий и четвертый элементы И, п ервый и второй элементы ИЛИ, блок задержки и блок начального сброса, выход которого соединен с вторым входом генератора импульсов и первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к R -входу Р-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 i вход которого подключен к третьему входу реверсивного счетчика и к (Л 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 вхо- О дам первого регистра и входу блока й задержки, выход которого соединен с С-входомБ-триггера,Б -вход которо4 го подключен к третьему входу ге:л нератора импульсов и шине разрешаюэо щего уровня. 2. Преобразователь по п.1, о тличающийся тем, что генератор импульсов выполнен на D-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 0-триггера,С -,R - иБ -входы которого подключены соответственно к первому, второму и третьему входам генератора импульсов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5П 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3503118/18-21 (22) 15 ° 10.82 (46) 30.12.83. Бюл. В 48 (72) В.П. Кузнецов, Ф.В. Фурман, A.Ï. Пашкевич, Н.Н. Немогай, В.Н. Филиппович, E.Ï. Кукареко и A.Â. Николаев (71) Минский радиотехнический институт (53) 681.325(088.8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

Р 354561, кл. Н 03 К 13/20, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

М 708508, кл. Н 03 К 13/20, 1976 (прототип) . (54) (57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД-ШИМ, содержащий генератор импульсов, первый вход которого соединен с ши-. ной Пуск ", а выход — с первым входом. счетчика импульсов, первый регистр, первые входы которого подключены к соответствующим входным шинам, первые выходы — к соответствующим первым входам блока сравнения, а второй выход — к первому входу первого элемента И и к входу элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом второго .элемента И, второй вход которого подключен к выходу1) -триггера и к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с первой выходной шиной, а выход второго элемента И подключен к второй выходной шине, отличающийся тем, что, с, целью расширения функциональных возможностей преобразователя, в него введены второй регистр, первые входы которого подключены к соответствующим дополнительным входным шинам, реверсивный счетчик, третий и четвертый элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, блок задержки и блок начального сброса, выход ко„.Я0„„. А торого соединен с вторым входом генератора импульсов и первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к R -входу Р -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 третьему Я входу 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

0-входом2 -триггера, 2 -вход которо1

ro подключен к третьему входу генератора импульсов и шине разрешающего уровня. I

2. Преобразователь по и. 1, о т- л и ч а ю шийся тем, что генератор импульсов выполнен на Э -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

D-триггера,С вЂ, R — иЗ -входы которого подключены соответственно к первому, второму и третьему входам генератора импульсов.

1064458

Изобретение относится к автома- ционных систем для п я представления тике и может быть использовано в отрицательных чисел используются цифровых системах управления элек- дополнительные коды П ды. оэтому приметроприводами промышленных роботов, нение известных устройств код-ШИМ станков с числовым программным уп- требует специальных преобразонатеравлением и др. 5 лей кодов, что усложняет систему в

Известен преобразонатель код- ИИМ, целом. содержащий генератор, импульсов, Кроме того н системах управления перный вход которого соединен с ши- часто требуется подстройк фф ной П ск а п в о ка коэффиной Пуск, а первый выход - c циента усиления. При использовании первым входом счетчика, регистр на 10 известного преобразователя эта опеD-триггерах, выход знакового разряда рация должна выполняться предыдущими которого подключен к входу элемента каскадами. Однако в ряде случаев, НЕ и к первому входу первого элемен- например, при управлении группой та И, выход элемента НЕ соединен с однотипных объектов (электропринопервым входом второго элемента И, и 5 дами нескольких степеней подвижности

0-триггер 1 р I1j.

Однако это устройство характери- ропроцессора) по одному и тому же зуется низкой надежностью и не позво- алгоритму, коррекция параметрон алляет регулировать крутизну стати- горитма примените тельно к конкретному ческой 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 ной Пуск, а тики, а также преобразование входной первый выход — с первым входом счет- информации, представленной только н чика, регистр, первые входы которо- прямом коде. го подключены к соответствующим Цель изобретения — расширение входным шинам, первые выходы — к со- Функциональных воэможностей преобответствующим первым входам блока разонателя. сравнения, а второй выход — к пер- З0 Поставленная цель достиг достигается у х ду первого элемента И и к тем, что в преобразователь код-ЗИМ, входу элемента НЕ, выход которого содержащий генератор импул сое ин ульсов, д нен с первым входом второго первый вход которого соединен с шиэлемента И, второй вход которого ной Пуск а выход - с первым подключен к выходуП -триггера, и к 35 входом счетчйка импульсов, первый нторому входу первого элемента И, Регистр, первые входы которого подвыход которого соединен с первой ключены к соответствующим входным выходной 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- 40 ния, а второй выход — к первому вый вход генератора импульсов соеди- входу первого элемента И и к входу нен соответственно с вторым нходом элемента НЕ, выход которого сое н срого соединен вым вх

-входами регистра и пер- с первым входом второго элемен И

-вхо - та

ым входом элемента И-ИЛИ 2, выход втоРой вход которого подключен к котоРого подключен к С-входу Э -триг- 45 ныходуР -тРиггеРа и к втоРому входу гера,g -вход которого соединен с м б равнения, вто- соединен с пе вой в

РОй выхОд которОгО ПОдключен к му входу элемента И-ИЛИ 2

8тоРо- а выхо вто ог д рого элемента И подключен входы .которого сое третьи к вто ой В р и Выходной шине, введены втосоединены с вторым рой регистр пе вые в о выходом генератора импульсов, второй о к тр, первые входы которого вход которого с го соединен с выходом в, второ подключены к соответствующим дополD-триггера и с вторыми

ыми входами пернительным входным шинам, реверсивный нога и второго элем И ентов, а ныхо- ты И пе ный и в о р т и и четвертый элеменды счетчика и регистра подключены блок з е ж р и второй элементы ИЛИ, к соответствующим нходам блока ад Ржки и блок начального сбро- сравнения. са, выход которого соединен с вторым

В этом преобразователе входной входом генератора импульсов и персигнал регистра предст едставляется в ви- хо ко вым входом первого элемента ИЛИ, выде параллельно го кода, содержащего 2-т игг д которого подключен к Р -входу один знаковый разряд, а в остальных 0 б

TpHrrepa a BTopoa ВхОд — к ВЫХОразрядах хра ранится модуль числа в ду лока сравнения, вторые входы копрямом коде (2) . торого соответственно подключены к

Однако в микроп ныходам реверсивного счетчика, перроцессорных системах автоматического управления и входы которого соответрегулиронания, н отличии от тради- 65 rо и четвертого элементов И, первые

1064458 входы 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 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 сое динены 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 D-триггера,.

D-вход которого подключен к третьему входу генератора импульсов и шинеразрешающего 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 выходу2 -триггера, С-, R — - и1) -входы которого подключены соответственно к первому, второму и третьему входам генератора импульсов.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого преобразователя код-U HM; 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 на1) -триггерах, элемент НЕ 4, первый и второй элементы И 5 и 6,D -триггер 7, блок 8 сравнения, блок 9 начального сброса, второй регистр 10 íàD -триггерах, реверсивный счетчик ll 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 Пуск, 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 HE.4, к первому входу третьего элемента И 12 и к первому входу первого элемейта И 5,,выход элемента HE 4 соединен с первым входом второго элемента И б и первым входом четвертого элемента

И 13. Вторые входы первого и второго элементов И подключены к выходу

D-триггера. Выход блока 9 начального сброса соединен с вторым входом re5 нератора 1 импульсов и через первый элемент ИЛИ 15 - с К -входом D -триггера 7, второй вход первого элемента ИЛИ 15 подключен к выходу блока

8 сравнения.

10 Первый и второй входы реверсивного счетчика 11 подключены соответственно к выходам третьего 12 и четвертого 13 элементов И. Первый и второй входы второго элемента ИЛИ 16 соединены соответственно с выходом счетчика 2 и шиной Пуск, а выход — с С-входами первого 3 и второго 10 регистров и через блок 14 задержки с вторым входом счетчика 2, третьим входом реверсивного счетчи- ка 11 и с входомЗ -триггера 7. На

D-вход D-триггера 7 подан разрешающий потенциал.

Генератор 1 импульсов содержит эталонный генератор 17 иЭ -триггер 18 выход генератора 17 через элемент. И 19 подключен к выходу, первый и второй входы генератора 1 импульсов подключены соответственно к С и

) -входам 3-триггера 18, а наП -вход

D-триггера 18 подан разрешающий уровень. Второй вход элемента И 19 соединен с выходомД -триггера 18.

Блок 9 начального сброса управляет начальной установкойЗ -тригге35 ра 7 и генератора 1 импульсов при включении напряжения питания и по сигналам оператора. Первый регистр

3 хранит код модулируемого сигна,ла Е . Второй регистр 10 хранит код

40 числа A Bx определяющего крутизну статической характеристики.

Элемент HE 4 совместно с третьим

12 и четвертым 13 элементами И в, зависимости от знакового разряда

45 кода на выходе регистра 3 управляют подачей импульсов от генератора 1 на суммирующий (второй) либо вычитающий (первый) вход реверсивного счетчика 11. Счетчик 2 совместно с вторым элементом ИЛИ 16 н блоком 14 задержки управляют работойЭ -триггера 7 и формируют импульсы для сброса реверсивного счетчика 11 и импульсы записи в первый и второй регистры 3 и 10. Элемент HE 4 совместно с первым и вторым элементами И 5 и б в зависимости от знакового разряда на выходе первого регистра 3 разрешают прохождение сигнала с выхода D --триггера 7 на первый либо второй выходы преобразователя. Блок

8 сравнения фиксирует момент совпадения входных кодов. 1) -триггер 7 выполнен по схеме с приоритетом по входу R, при этом исключается неб5 определенное состояние триггера.

1064458

НаВ -вход О -триггера 7 подан разрешающий потенциал. Сигнал Пуск (одиночный короткий импульс) используется для запуска преобразователя код-ШИМ и формируется оператором либо функциональными эЛементами системы, в которой используется преобразователь.

Устройство работает следующим образом.

При включении напряжения питания блок 9 начального сброса формирует короткий импульс, который через первый элемент ИЛИ 15 устанавливает

3-триггер 7 в нулевое состояние.

Одновременно этот импульс поступает на второй вход генератора 1 импульсов и устанавливает2 -триггер 18 в нулевое состояние. Таким образом, нулевой сигнал с выходами -триггера

18 не разрешает проход частоты эталонного генератора 17 через элемент И 19 на выход генератора 1 импульсов.

На входы первого регистра 3 подается дополнительный код модулируемого сигналами, при этом старший разряд знаковый. Знак - кодируется 1, знак + кодируется . 0 . На входы второго регистра 10 подается код числа А@,, определяющего крутизну статической ха- рактеристики преобразователя, которая выражается коэффициентом К

= e jT ф/, где — длительность выходного импульса1 Т вЂ” период следования импульсов1 /Я/ — модуль входного. кода, При подаче сигнала Пуск импульс с соответствующей шины поступает на первый вход (С-вход) второro3 -триггера 18 и по переднему фронту устанавливает его в состояние 1, разрешая тем савойям прохождение импульсов с выхода эталонного генератора 17 через элемент

И 19 на выход генератора 1 импульсов.

Период следования импульсов от генератора Ту длительность импульса 1% 015 то °

По переднему фронту импульса с выхода элеМента ИЛИ 16 происходит запись информации в первый и второй, .регистры, Этот же импульс с задержкой Т3, определяемой блоком 14 задержки, поступает на третий вход (c6poc в ноль) реверсивного счетчика 11 и второй вход (запись информации) счетчика 2.

Таким образом, в счетчик 2 записывается код A зх и одновременно первый 3 --триггер 7 устанавливается в состояние 1 . Число пар инверторов в блоке 14 задержки выбирается из условия, чтобы к моменту поступления импульса записи на второй рвход счетчика 2 в регистре 10 про,изошла запись входного кода Agq . Ha фиг. 2 приведены временные диаграммы,поясняющие принцип работы преобразователя код-ШИМ, где а — входной код, Š— положительный, б — входной код

Е - отрицательный.

Рассмотрим случай Ev О. Поскольку в знаковом разряде регистра 3 записан 0, то импульсы от генератора 1 импульсов поступают на второй (суммирующий) вход реверсивно10 ro счетчика ll выходной код которого сравнивается в блоке 8 сравнения с кодом E . .В момент совпадения этих кодов на выходе блока 8 сравнения появится импульс длительностью То, f5 сдвинутый по фазе на =ЯТ,(относй- тельно соответствующих импульсов на выходе второго элемента ИЛИ 16). .Одновременно импульсы с выхода генератора 1 импульсов поступают на первый вход счетчика 2, на выходе

1 которого появляется код линейно нарастающего сигнала (фиг. 2p). Разрядность счетчика 2 выбирается больше разрядности реверсивного счетчика 11 и входного кода Я . После заполнения счетчика 2 на его выходе появляется импульс переноса длительностью Со, который через элемент

ИЛИ 16 и блок 14 задержки устанавливает 2 -триггер 7 в состояние 1, а также управляет записью в регистры и установкой счетчиков.

На фиг. 2а приведены два случая: первый A „= 0 (штриховые линии), второй A „= Ag (сплошные линии). Изменением кода А можно регулировать пеSX

07 риод следования импульсов Т=Т (2

-A<„), где ln — число разрядов счетчика 2. Появление второго импульса на выходе блока 8 сравнения в одном

40 и том же периоде не изменит нулевого состояния3 -триггера 7.

Сигнал с выхода 0 -триггера 7 через второй элемент И 6 поступает на второй выход преобразователя.

45 Если входной кодб регистра 3 отрицательный (фиг. 2K), знаковый раз,ряд равен 1, схема работает аналогично, но с той лишь разницей, что импульсы 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, приведенном на фиг. 2, входной код представлен в виде четырехразрядного кода, старший разряд которого — знаковый..

В остальном работа преобразователя остается такой же, как и в случае положительного кода E ..

Ю На последующих периодах преобразователь работает аналогично.

При необходимости остановить работу модулятора замыкается ключ в блоке 9 начального сброса, при этом

65 на его выходе формируется импульс, 1064458 устанавливающий в нуль|) -триггеры

7 и 16, а на выходах преобразователя появляются нулевые сигналы, которые сохраняются сколь угодно долго. Повторный запуск преобразователя возможен лишь по сигналу Пуск . 5

Иэ приведенных временных диаграмм видно, что скважность импульсов определяется соотношением / P

=(6(/(2 -Ag„) ° ПОэтому крутизна статической характеристики преобраэова- 10 теля go„(re Ae ) легко регулируется путем изменения кода ASX. (Величина

kо показывает, какая скважность соответствует коду f = О.... Ol) .

Таким образом, предлагаемое уст- 15 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 упрощает настройку системы и позволяет использовать одно микропроцессорное устройство для управления различными, степенями подвижности одного и того же робота, что в конечном итоге ведет к уменьшению массогабаритных и стоимостных показателей системы в целом. Кроме того, с помощью таких преобразователей могут быть построены высококачественные цифровые адаптивные системы, в которых коэффициент усиления целенаправлено изменяется в процессе управления.

1064458

yOOl (Ров. 2

Дис,8

Составитель В.Войтов

Техред М. Костик

Корректор А, Зимокосов

Редактор A. Руднева

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 10360/58 . Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5