Преобразователь код-шим

 

1 .ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД- ШИМ, содержащий два элемента ИЛИ, четыре элемента И, первый регистр, информационные входы которого подключены к соответствующим первым кодовым шинам, вход записи - к выходу второго.элемента РШИ и входу блока задержки, 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 импульсов, первый вход которого и первый вход .первого элемента ШШ соединены с выходом блока начального сброса, второй вход -. с шиной Пуск и первым входом второго элемента ПЛИ, 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 Г-триггера , Э-входкоторого подключен к шине разрешающего уровня, R-вход - к выходу первого элемента ШМ, а выход к вторым входам третьего и четвертого элементов И, выходы которых соответственно соединены с выходными ши-. HaMii, 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 ИЛИ и третьему входу (Л реверсивного счетчика, входы которого соответственно соединены с разрядными выходами первого регистра, а выход подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, причем пятые входы управляемого генератора импульсов соответственно соединены с вторыми ко9д довыми шинами. 2. Преобразователь по п. 1, о т 4 00 00 Од л и ч а ю-щ и и с я тем, что уп--разляемый генератор импульсов выполнен на эталонном гейераторе, счетчике импульсов, пятом и шестом элементах И, втором регистре и втором D-триггере , R и С-входы которого подключены соответственно к первому и второму входам управляемого генератора импульсов. D-ВХОД - к шине разрешающего уровня, а выход - к первым входам пятого и шестого элементов. И. выходы которых соответственно соединены с первым и вторым выходами управляемого генератора импульсов , третий и четвертый входы которо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) Н 03 1 1/82

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ, СССР

flG ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ (2!) 3692703/24-24 (22) 19.01.84 (46) 30,06.85. Бюл, 9 24 (72) В.1!. Кузнецов, А. П. Пашкевич, Н. Н, Немогай, Г, А. Найденов, Ф. В. Фурман и С.И. Акул ич (71) Иинский радиотехнический институт (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР.

11 708508. кл. Н 03 К 13/20, 1980.

2.. Авторское свидетельство СССР

Р 1064458,кл. Н 03 К 13/20, 1983 (прототип). (54)(57)1..ПРЕОБРАЗОВАТЕ!!Ь КОД вЂ” ШИИ, содержащий два элемента ИЛИ. четыре элемента И, первый регистр, информационные входы которого подключены к соответствующим первым кодовым шинам, вход записи — к выходу второго элемента ИЛИ и входу блока задержки, 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 импульсов, первый вход которого и первый вход .первого элемента ИЛИ со- единены с выходом блока начального сброса, второй вход -. с шиной

"Пуск" и первым входом второго элемента Ж1И, 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 D-триггера, Д -вход которого подключен к шине разрешающего уровня, R -вход - к

„„ЯУ„„1164886 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 соединень. 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 второго элемента HJIH и третьему входу реверсивного счетчика, входы которого соответственно соединены с разрядными выходами первого регистра, а выход подключен к второму входу первого— элемента HJIH, причем пятые входы управляемого генератора импульсов соот вней ветственно соединены с вторыми кодовыми шинами.

Cb

2. Преобразователь по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что уп-— равляемый генератор импульсов выполнен на эталонном генераторе, счетчике импульсов, пятом и шестом элементах

И, втором регистре и втором 3-триггере, R и С-входы которого подключены соответственно к первому и второму входам управляемого генератора импульсов, Э-вход — к шине разрешающего уровня, а выход — к первым входам пятого и шестого элементов.

И. выходы которых соответственно соединены с первым и вторым выходами управляемого генератора импульсов, третий и четвертый входы которо1164886

rn соответственно подключены к входу записи второго регистра и входу записи счетчика импульсов, а пятые входы соединены с соответствующи- ми информационными входами второго регистра,выходы которого подключены

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в цифровых системах управления позиционными электропринодами промышленных роботов, станкон с числовым программным управлением и т.д.

Известен преобразователь код

ШИМ, содержащий генератор импульсов, первый вход которого соединен с шиной "Пуск", а первый выход — !О с первым входом счетчика, регистр на D -триггерах, выход знакового заряда которого подключен к входу элемента НЕ и к первому входу первого элемента И, выход элемента НЕ соединен с первым входом второго элемента И, D òðèããåð, блок сравне— ния и блок 2И-HSIH.. причем первый нход генератора импульсов соединен соответственно с вторым входом счетчика.. с С-входами D òðèããåðîâ регистра и первым входом второго элемента И, блока 2И-ИЛ11, выход которого подключен к С-входу D †триггера, 2-вход которого соединен с первым выходом блока сравнения второй выход которого подключен к первому входу первого элемента И блока 2ИИЛИ, вторые входы которого соединены с вторым выходом генератора им30 пульсов, второй вход последнего соединен с выходом 11-триггера и с вторыми входами первого и второго элементов И, кодовые входы регистра подключены к кодовым шинам, выходы счетчика и регистра подключены к соответствующим входам блока сравнения 31).

Недостатки данного преобразова:теля — отсутствие возможности регулирования крутизны статической харак40 теристнки, а также необходимость представления 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 и вторым входом шестого элемента И.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является пре.— образователь код — ШИМ, содержащий генератор, два элемента HJIH. 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 первым входам вто— рого 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, 3 -вход которого подключен к шине разрешающего уровня, Й-вход — к выходу первого элементаHIIH, 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 втоlI64886 рого регистра, вход записи которого соединен с выходом второго элемента

ИЛИ, а информационные входы — с соответствующими вторыми кодовыми шинами Р23.

В этом преобразователе крутизна статической характеристики определяется выражением К =I 2 . --Ав„) и регулируется эа счет изменения

А „, что эквивалентно изменению периода следования управляющих импульfTl сов Т = Т (2 . — А „ 1 . Однако при этом ограничивается диапазон регу-о лирования K, поскольку при уменьо шении 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 IIIHM. Низкая надежность известного устройства обусловлена также наличием блока сравнения, сложность которого увеличивается с увеличением разрядности кода ошибки.

Таким образом, недостатки известного преобразователя заключаются. в ограниченной области применения, обусловленной малым диапазоном изме нения крутизны, и низкой надежности за счет наличия возможности возникновения электромеханического резонанса на субгармонической частоте

ШИМ.

Цель изобретения — повышение на- 35 дежности и расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь код †.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- 45 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 импуль-М сов, первый вход которого и первый вход первого э трмента 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 входам реверсивного счетчика, третий вход которого соединен с выходом блока задержки и С-входом первого Я -триггера, Р -вход которого подключен к шине разрешающего уровня, R --вход— к выходу первого элемента ИЛИ, а выход — к вторым входам третьего и четвертого элементов И,,выходы которых соответственно соединены с выходными шинами, дополнительно 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 чет" вертый входы управляемого генератора импульсов подключены соответственно к выходу второго элемента ИЛИ и третьему входу реверсивного счетчика, четвертые входы которого соответственно соединены с разряднымИ выходами первого. регистра, а выход подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, причем пятые входы уп-,, равляемого генератора импульсов соот ветственно соединены с вторыми кодовыми шинами.

Кроме того, управляемый генератор импульсов выполнен на эталонном генераторе, счетчике импульсов, пятом и шестом элементах И, втором регистре и втором З-триггере, R u Cвходы которого подключены соответственно к первому и второму входам управляемого генератора импульсов, Р-вход - к шине разрешающего уровня, а выход — к первым входам пято:го и шестого элементов И, выходы ко торых соответственно соединены с пер! вым и вторым выходами управляемого генератора импульсов, третий и четю вертый входы которого соответственно подключены к входу записи второго регистра и входу записи счетчика импульсов, а пятые входы соединены с соответствующими информационными входами. второго регистра, выходы которого 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" входом шестого элемента И. . На фиг.i представлена структурная электрическая схема преобразователя код - IIMN) на фиг.2 — управ1064 ляемый генератор импульсов, вариант.

Преобразователь код .- ШИМ содержит первый регистр 1, реверсивный счетчик 2, первый З -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- 1О сов, делитель 14 частоты, первые 15 и вторые 16 кодовые шины, выходные шины 17, шину "Пуск" 18 и шину 19 разрешающего уровня.

Первый вход первого элемента

t5

ИЛИ 5 соединен с первым входом управляемого генератора 13 и выходом блока 4 начального сброса, а выходс R-входом первого 2-триггера 3, 20 первые входы первого регистра 1 подключены к соответствующим первым кодовым шинам 15, а второй вход — к выходу второго элемента ИЛИ 6, знаковый выход первого регистра.1 сое25 динен с первыми входами второго и четвертого элементов .И 9, 11 и через инвертор 12 — с первыми входами первого и третьего элементов И 8,.10, первый выход управляемого генератора 13 импульсов подключен через первый и второй элементы И 8, 9 соответственно к первому и второму входам реверсивного счетчика 2,. третий вход которого через блок 7 задержки соединен с выходом второго элемента ИЛИ 6,35 вторые входы управляемого генератора 13 импульсов и второго элемента

ИЛИ 6 подключены к шине "Пуск" 18

С-вход первого D --триггера 3 соединен через блок 7 задержки с выходом второго элемента ИЛИ 6, а

L)-âõoä подключен к шине 19 разрешающего уровня, выход первого

3-триггера 3 соединен с вторыми вхо" дами третьего и четвертого элементов И 10, Il, выходы которых подключены к соответствующим выходным шинам 17, первый и второй входы делителя 14 соединены соответственно с вторым выходом управляемого генера- тора 13 импульсов и шиной "Пуск" 18, а выход - с первым входом второго элемента ИЛИ 6, третий и четвертый входы управляемого генератора 13 импульсов подключены соответственно к выходу второго элемента ИЛИ 6 и выходу .блока 7 задержки, разрядные выходы первого регистра 1 соедине886 6 ны с четвертыми (информациопными 1 входами реверсивного счетчика 2, выход подключен к второму входу первого элемента ИЛИ 5. Пятый вход управляемого генератора 13 импульсов подключен к соответствующим кодовым шинам N>.

Управляемый генератор 13 содержит эталонный генератор 20, второй D-триггер 21, второй регистр 22, счетчик

23 импульсов, пятый и шесТой элементы И 24, 25 и шину 26 разрешающего уровня, причем Rи. С-входы второго 3-триггера подключены соответственно к первому и второму входам управляемого генератора 13 импульсов, а выход через пятый элемент

И 24 — к первому выходу управляемого генератора 13 импульсов и через шестой элемент И 25 — к второму выходу управляемого генератора 13 импульсов. Выход эталонного генератора 20 соединен со счетным входом счетчика 23 и через шестой элемент И 25 с вторым выходом управляемого генератора 13 импульсов, информацинные входы второго регистра 22 подключены к соответствующим пятым входам управляемого генератора 13 импульсов, а второй вход — к третьему входу управляемого генератора 13 импульсов, информационные входы счет-чика 23 соединены с выходами второго регистра 22, а выход — с вторым входом пятого элемента И 24, четвертый вход управляемого генератора 13.импульсов подключен к .входу записи счетчика 23,D-вход второго

3-триггера 21 соединен с шиной 26 разрешающего уровня.

Делитель 14 выполнен на счетчике импульсов, счетный вход которого подключен к первому входу делителя,. а вход установки в ноль — ко второму входу делителя. Выходом делителя является выход переноса счетчика.

Устройство работает следующим образом.

При включении напряжения питания блок 4 начального сброса формирует короткий импульс; который через первый элемент, ИЛИ 5 устанавливает первый Р -триггер 3 в нулевое состояние. Одновременно этот импульс IIo ,ступает.на первый вход управляющего генератора 13 импульсов и устанавливает второй D-.триггер 21 в нулевое состояние. Таким образом, нулевой

1164886 8 сигнал с выхода D-òðèãråðà 21 не разрешает проход частоты эталонного генератора 20 через пятый и шестой элементы И 24, 25 на первый и второй

Ф выходы управляемого генератора 13 импульсов. На входы первого регистра 1 подается модулируемый сигнал представленный в дополнительном коде. Знак "-" кодируется "1", знак

"+" кодируется "О"., На входы вто-. 10 рого регистра 22 подается код N определяющий частоту управляемого генератора 13 импульсов .на первом выходе frn= /(2 -iJ3) rpe f0=1/To частота эталонного генератора; Е rn

=1/Т „ — частота на первом выходе управляемого генератора 13 импульсов; m — число разрядов второго счетчика 23. Крутизна статической характеристики преобразователя определяется выражением а

К

Т (Е! где Т вЂ” период импульсов на выходе делителя 14;

/ — длительность выходного импульса.

При подаче. сигнала "Пуск" импульс с соответствующей шины поступает на первый вход (C-вход ) второго 3-триггера 21 и по переднему фронту уста30 навливает его в состояние "1", разрешая тем самым прохождение частоты fr„ c выхода счетчика 23 через элемент И 24 на первый и частоты с выхода эталонного генераго- З5 ра 20 через элемент И 25 соответ-. ственно на второй выходы управляемого генератора 13 импульсов.

По переднему фронту импульса с выхода второго элемента ИЛИ 6 происходит запись информации в первый 1 и 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 эапи-® сывается код N, 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 кодов и N .в со3 ответствующие регистры.

Рассмотрим случай f>0. Сигнал ошиб-. ки f представлен в дополнительном коде. Поскольку в знаковом разряде первого регистра 1 записан "О, 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 реверсивноro счетчика 2 . станут равными нулю, на его выходе. появляется одиночный импульс, сдвинутый по фазе на величину = !Е T относительно импульса на С-входе

3-триггера 3, который через элемент

ИЛИ 5 поступает íà R-вход 13-тригrера 3 и устанавливает последний в состояние "О". Очередной импульс с выхода делителя 14 осуществляет запись в первый 1 и .второй регистры новой информации, и через время 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 — N )/К (здесь

Т

К =. --- — коэффициент деления деТо лителя 14,). Величина К - показывает какая скважность соответствует коду = 00 ... 01. Откуда следует, что изменением кода N записываемого во второй регистр, можно в широком диапазоне изменять крутизну статической характеристики преобразователя код - ШИМ.

При необходимости оатановить работу модулятора замыкается ключ в блоке 4 начального сброса. При этом на его выходе формируется импульс, ус" танавливающий в "0" триггеры 3 и 21, а на выходах преобразователя получа9 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 Х„= !О

10 мГц можно достичь изменения крутизны статической характеристи ки в диапазоне 1:256 дискретностью

0,1% (если счетчик 23 имеет восемь разрядов ). В известном устройстве

1 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 преобразовывать в широтно-импульсный модулированный сигнал числа, представлеиные в дополнительном коде, а 0

I0 также 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 будет соответствовать новое значение кода N . Кроме того, с помощью таких преобразователей могут быть построены высококачественные цифровые 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, 17

1164886

Составитель В.Войтов

ТехредС .Йовжий Корректор В. Гиря. 1к

Редактор N.Âàíäóðà

Филиал ППН "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4

Заказ 4) 98/54 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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