Цифроаналоговый регулятор

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3769974/24-24 (22) 05.07.84 (46) 15.02.86. Бюл. 11 - 6 (72) С.А.Богатырев (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 849137, кл. G 05 В 11/01, 1979. (54)(57) ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ РЕГУЛЯТОР, содержащий ключ, блок задания, счетчик и генератор, а также последовательно включенные импульсный датчик, формирователь импульсов, триггер, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения его конструкции и эксплуатации, в регулятор введены второй, третий и четвертый счетчики, второй ключ, первый, второй, третий элементы И, второй триггер, положительный и отрицательный источники постоянного напряжения, два аналоговых ключа и фильтр низкой частоты, причем блок задания и генератор подключены соответственно к информационному и счетному входам третьего счетчика, выход которого подключен к входам первого и второго ключей, другие входы ключей подключены к прямому и инверсному выходам первого триггера, вход установки логической единицы которого соединен с выходом переполнения первого счетчика, суммирующий и вычитающий входы последнего соединены соответ„„SU„„1211689 А

Ш G 05 В 11/01 ственно с выходом первого и второго ключей, а вход синхронизации подключен к выходу формирователя импульсов, к которому подключен также вход синхронизации второго счетчика, информационный вход последнего подключен к информационному выходу первого счетчика, а вычитающий счетный вход — к выходу первого элемента И, первый вход которого подключен к инверсному выходу переполнения второго счетчика, а второй вход вЂ, к выходу четвертого счетчика, вход которого соединен с выходом генератора, инверсный выход второго счетчика подключен также к первым входам второго и третьего элемента И, вторые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному выходам второго триггера, информационный вход которого подключен к прямому выходу первого триггера, а вход синхронизации — к формирователю импульсов, выходы второго и третьего элементов И подключены к управляющим входам соответственно первого и второго аналоговых ключей, аналоговые входы которых подключены к выходам соответственно положительного и отрицательного источников постоянного напряжения, а выходы соединены и подключены к входу фильтра низкой частоты.

1 12

Изобретение относится к прибо1 ростроению, в частности к цифроаналоговым регуляторам, и может найти применение в системах для регулирования параметров, легко преобразуемых с помощью датчиков в частоту следования импульсов, например, для регулирования числа оборотов двигателей или расхода жидкостей или газов.

Цель изобретения — упрощение конструкции цифроаналогового регулятора и его эксплуатации.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого цифроаналогового регулятора.

Цифроаналоговый регулятор со. держит импульсный датчик 1, формирователь 2 импульсов, блок 3 задания, генератор 4 эталонной частоты, первый счетчик 5, имеющий информационный вход 6, вход 7 синхронизации, счетно-суммирующий 8 и вычитающий

9 входы, информационный выход 10 и выход 11 переполнения, второй счетчик 12, имеющий информационный вход 13, вход 14 синхронизации, счетный вычитающий вход 15 и выход

16 переполнения, третий счетчик 17, имеющий управляющий вход 18, счетный вход 19 и выход 20, Устройство содержит также четвертый счетчик 21, имеющий счетный вход 22 и выход 23, первый триггер 24, имеющий входы

25 и 26 соответственно установки логического нуля и логической единицы, прямой 27 и инверсный 28 выхо- ды, второй триггер 29, имеющий информационный вход 30 и вход 31 синхронизации, прямой 32 и инверсный

33 выходы, ключи 34 и 35, имеющие соответственно входы 36-39 и выходы

40 и 41, первый, второй и третий элементы И 42, 43 и 44, имеющие входы 45-50 и выходы 51-53, два разнополярных источника 54 и 55 постоянного напряжения, аналоговые ключи 56 и 57, имеющие аналоговые входы 58 и 59 и выходы 60 и 61 соответственно и управляющие входы 62 и 63, фильтр 64 низкой частоты, имеющий вход 65 и выход 66.

Регулятор работает следующим образом.

Сигнал с выхода импульсного датчи-. ка 1 регулируемого параметра через формирователь 2 импульсов поступает на вход 7 синхронизации первого счетчика 5, занося в последний постоянный

11689 2

3S

50

=f . 14

Ъ о д э где N — - постоянный код, (F.) — частота импульсного датчика, при которой величина регулируемого параметра соответствует заданию) за время между двумя следующими друг sa другом входными импульсами

T = — количество импульсов, поо ступающих на счетный вычитающий вход 9 первого счетчика 5 от третьего счетчика 17 было равно значению кода М„, т.е. это значит, что к моменту очередной записи кода Nо в первый счетчик 5, содержимое последнего было равно нулю.

Это выполняется при условии

N =T f =T

1 1 з о о з о о N F N о

При частоте входных импульсов Р>Р к моменту прихода очередного входного импульса первый счетчик 5 будет содержать код, равный т F-Fo

ЪТ- 1о-T f ç-"о -No — =No

То Fo

=-М о Э где aF=F, -F, T= — .

1 код No Одновременно этот импульс, поступая на вход 25 первого триггера 24, устанавливает его в состояние логического нуля, при этом на прямом выходе 27 последнего будет, логический нуль, а на инверсном выходе 28 — логическая единица. Эти сигналы поступают соответственно на входы 37 и 38 ключей 34 и 35, благодаря чему ключ 35 будет пропускать импульсы, поступающие на его вход 39 с выхода 20 третьего счетчика 17, на счетный вычитающий вход 9 первого счетчика 5, в результате чего последний начинает работать в режиме вычитания, а ключ 34 заперт. Счетный вход 19 третьего счетчика 17 подключен к эталонному генератору 4, который вырабатывает импульсный сигнал с частотой f

На управляющий вход 18 третьего счетчика 17 поступает код задания

N, численно равный значению величины регулируемого параметра. Третий счетчик 17 работает таким образом, что частота импульсов на его выходе 20 равна

1211689

F о °

30

В том случае, если У(У через время Т от момента. поступления очередного входного импульса, на выходе

11 переполнения первого счетчика 5 появится сигнал логической единицы, который поступает на вход 26 установки логической единицы первого триггера 24, результатом чего является изменение состояния выходов последнего на противоположные, т.е. на выходе 27 появится сигнал, соответствующий логичеекой единице, а на выходе 28 — логическому нулю. Это приведет к тому, что счетные импульсы с выхода 20 третьего счетчика 17 будут поступать на счетный суммирующий вход

8 первого счетчика 5 через ключ

34, а ключ 35 будет закрыт. В этом случае код, содержащийся в первом счетчике 5 к моменту прихода очередного входного импульса, будет равен

Таким образом, в обоих случаях на выходе 10 первого счетчика 5 будет код, пропорциональный модулю отклонения частоты от заданной величины (лР), а первый триггер 24 будет указывать знак отклонения, причем логическая единица будет указывать на то, что отклонение ЬР является положительным, а логическйй нуль - hF. отрицательное. .Импульс с выхода формирователя

2 импульсов, поступая на вход 14 синхронизации второго счетчика 12 и вход 31 синхронизации второго триггера 24, заносит во второй счетчик 1 2 код NM поступающий с информационного выхода 10 первого счетчика 5, и устанавливает второй триггер 29 в состояние, в котором находился первый триггер 24 в момент появления входного импульса..

При этом на выходе переполнения второго счетчика 12 появится сигнал логической единицы, который поступает на вход 46 первого элемента

И 42 и отпирает его. Это приводит к тому, что импульсы, поступающие на вход 45 элемента И 42 с выхода

23 четвертого счетчика 21, проходят на счетный вычитающий вход 15 второго счетчика 12. После того как на вычитающий вход 15 второго счет35

55 чика 12 поступает N T импульсов, т.е. содержимое второго счетчика

12 будет равно нулю, на выходе 16 переполнения появится сигнал логического нуля, который закроет элемент И 42, В этом состоянии второй счетчик 12 будет находиться до прихода очередного входнбго импульса от формирователя 2 импульсов.

Четвертый счетчик 21 является делителем частоты и частота на его выходе 23 будет равна f= — где

fg

К

К вЂ” постоянный коэффициент.

Таким образом, на выходе 16 второго счетчика 12 формируется импульсная последовательность с частотой следования импульсов, равной часто те входных импульсов и длительностью импульсов t, равной

Эти импульсы поступают на управляющие входы 62 и 63 аналоговых ключей

56 и 57 через второй и третий элементы И 43 и 44, на вторые входы которых поступают сигналы с прямого 32 и инверсного 33 выходов второго триггера 29 соответственно.

Таким образом, импульсы с выхода второго счетчика 12 поступают толв ко на один аналоговый ключ 56 или57 в соответствии со знаком отклонения AF который фиксируется триггером 29. Замыкаясь, аналоговые ключи подключают к входу 65 фильтра низкой частоты 64 один из источников постоянного напряжения.

Источник 54 является источником отрицательного напряжения -Uo, а источник 55 — положительного +Uo .

Следовательно, если отклонение 67 отрицательное, то к входу 65 фильтра низкой частоты 64 подключается источник 54 отрицательного напряжения, в противном случае - источник 55 положительного напряжения. Отсюда следует, что на вход 65 фильтра

64 низкой частоты подается широтно-модулированный импульсный сигнал с амплитудой Uo и полярностью, соответствующей знаку отклонения

hF. Фильтр 64 низкой частоты выделяет постоянную составляющую этого сигнала, которая будет равна

U Uo t F=Ua No

6F К

1211689

Uo 1 .. K о

Ne М 1з= Fo о 1б о

Fd N

Составитель В.Королев

Редактор Ю.Середа Техред С.Мигунова Корректор А.Зимокосов

Заказ 638/51

Тираж 837 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Таким образом, учитывая, чтоUo N, К и f — величины постоянные, величина U пропорциональна отклонению параметра от заданного значения и имеет знак, соответствующий знаку этого отклонения. Следовательно этот сигнал является сигналом рассогласования и может быть использован для формирования управляющего воздействия в цифроаналоговом регуляторе, если частота следования импульсов на выходе импульсного датчика параметров является линейной функцией параметра. учитывая, что можно соответствующим выбором N и fo добиться того, чтобы код Нэ численно бып равен задаваемой величине регулируемого параметра в физических величинах.

В предлагаемом цифроаналоговом регуляторе выходной сигнал является линейной функцией отклонения факти1î ческого значения параметра от заданного, что повьпнает качество регулирования и упрощает построение системы регулирования.

Возможность задания регулнруемо15 го параметра кодом, численно равным величине задаваемого параметра, упрощает эксплуатацию регулятора.

Кроме того, отсутствие блока памяти и цифроаналогового преобразователя

20 упрощает конструкцию предлагаемого регулятора.