Реверсивный цифро-аналоговый интегратор-преобразователь

 

Изобретение относится к автоматике , в частности к автоматизированным системам управления с импульсными датчиками скорости и положения . Целью изобретения является увеличение быстродействия, повьшение точности и надежности. Достигается это путем ввода источника опорного напряжения, подключенного-к одному из входов цифроан.алогового преобразователя ,и двух логических элементов ЗИ-2ИЛИ-НЕ, включенных между вькодами блоков задания и обратной связи и входами реверсивного счетчика . Это позволило упростить уст- . ройство, улучшить помехозащищенность и надежность работы, а также увеличить быстродействие за счет возможности независимого определения направления задания и направления перемещения . Устройство может быть использовано в цифровых и цифроаналоговых электроприводах и следящих системах. 1 ил. (Л to 41 М 00 САЭ 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Ю 4 6 05 В 11/14

ВСЕС"."". ™ а

1З,",)3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

%353ibj ЫА

Ю ЧЮ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2!) 3789534/24-24 (22) 12.09.84 (46) 30.07.86. Бюл. У 28 (71) Ленинградский ордена Трудового

Красного Знамени институт точной механики и оптики (72) Т.А. Глазенко, А.И. Игнатченко и. А.Н. Пискарев (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 813361, кл. G 05 В 19/02, 1981.

Авторское свидетельство СССР

11 800960, кл. G 05 В 11/14, 1981. (54) РЕВЕРСИВНЫЙ ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ

ИНТЕ 1VAT0P -ПРЕ ОБРАЗ ОВАТЕЛЪ (57) Изобретение относится к автоматике, в частности к автоматизированным системам управления с импульсными датчиками скорости и поло„„Я0„„1247833 А 1 жения. Целью изобретения является увеличение быстродействия, повышение точности и надежности. Достигается это путем ввода источника опорного налряжения, подключенного:к одному из входов цифроаналогового преобразователя,и двух логических элементов ЗИ-2ИЛИ-НЕ, включенных между .выходами блоков задания и обратной связи и входами реверсивного счетчика. Это позволило упростить устройство, улучшить помехозащищенность и надежность работы, а также увеличить быстродействие за счет возможности независимого определения направления задания и направления перемещения. Устройство может быть использовано в цифровых и цифроаналоговых злектроприводах и следящих системах. 1 ил.

1247833

Изобретение относится к автоматике, в частности к автоматизированным системам управления, и может быть использовано в системах автоматического управления в том числе арегулируемых и следящих системах электропривода с импульсными датчиками скорости и положения.

Цель изобретения - упрощение устройства, увеличение быстродействия, повышение точности и надежности., На,чертеже изображена функциональная схема реверсивного цифроаналогового интегратора-преобразователя.

Реверсивпый цифроаналоговый интегратор-преобразователь содержит генератор 1 импульсов, блок 2 задания, блок 3 обратной связи, два логпческпх элемента ЗИ-2ИЛИ вЂ” НЕ 4 и 5, рсверспвный счетчик 6, блок 7 контроля переполнения счетчика, блок 8 контроля нулевого состояния счетчика, цифроаналоговый преобразователь (ЦЛП) 9, источник 10 опорного напряжения, входы и выходы 11-36 блоков интегратора-преобразователя.

Первь1й выход 35 генератора 1 иипульсов подк почен к входу блока 2 задания, 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 импульсному датчику скорости и перемещения (пе показан).Первый 21 и второй 22 входы первого 4 элемента

ЗИ-2ИЛИ-11Е подключены соответственно к первому 11 и второму 12 выходам блока 2 заданил, пятыи 24 и шестой

25 входы — к второму 18 и третьему

19 входам блока 3 обратной связи, третин 20 и 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 ЗИ-2ИЛИ-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, третий 31 и четвертый 28 входы подключены к выходу блока 8 контроля нулевого состояния счетчика 6, а выход — к входу вычиlf танис" счетчика, выход которого подключен к входу блока 7 контроля пере5

1!! ! 4"

50 полнения счетчика 6 и входу блока

8 контроля нулевого состояния счетчика 6 и первому 32 входу ЦАП 9, второй

Вход 33 которого подключен к источни» ку 10 опорного напряжения.

Реверсивный цифроаналоговый интегратор-преобразователь работает следующим образом.

Генератор 1 импульсов тактирует работу всего устройства. С выхода

35 генератора 1 снимаетсл прямая последовательность импульсов эталонной частоты Г т, а с выхода 36 снимается инверсная последовательность импульсов f, . Прямая и инверсная последовательности импульсов Г, и Г„ поступают на вход блока 2 задания и вход .16 блока 3 обратной связи и осуществляют временную привязку импульсов частоты задания f и имз пульсов частоты обратной связи f „ с целью их неодновременного попадания на суммирующий и вы питающий Нхо ды реверсивного счетчика 6. Импуль" сы .с частотой следования Г посту3Т пают на выход 35 генератора 1 с выхода третьего инвертора, а импульсы с частотой следования „поступают на выход 36 генератора l, соответственно с выхода второго инвертора. На выход

12 блока 2 задания поступают импульсы частоты задания f . На выходах

11 и 13 блока 2 формируются логические сигналы, определяющие заданное направление работы. Наличие логической "1" на выходе 11 блока 2 и логического "0" на выходе 13 соответствует заданию направлению работы Вперед (В). При инвертировании логических сигналов на выходах 11 и

13 блока 2 заданное направление работы становится "Назад" (11).

Блок задания 2 представляет собой управляемый генератор импульсов, в качестве которого может быть использован преобразователь напряжениечастота (ПНЧ) или преобразователь код-частота (ПКЧ). Для согласования выхода операционного усилителя с

ТТЛ-схемами на выходе ПНЧ установлен реэистивный делитель напряжения. Выходные импульсы управляемого генератора импульсов поступают на вход цепи временной привязки, входящей в у5 блок 2. Импульсы Гэ, с выхода 35 генератора 1, поступающие на вход блока 2, поступают íà вход цепи временной привязки, с выхода которой сни1247833

1О маются тактованные импульсы Г поступающие на выход 12 блока 2.

Логические сигналы на выходах ll и. 13 блока 2, соответствующие заданному направлению работы могут зада- 5 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- 20 ется фазовым сдвигом между импульсами с частотой f, поступающими на входы 14 и 1 5 блока 3. При опереже нии по фазе нап/г импульсами на входе 14 блока 3 импульсов на входе 25

15 блока 3 на его выходе 17 появляется сигнал логической "1"1 а на выходе 19 — сигнал логического "0", что соответствует направлению перемещения "Вперед" (В). При отста- 30 вании по фазе нап/gимпульсов 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" (H).

Блок 3 обратной связи представляет собой формирователь импульсов импульсного датчика скорости и перемещения, определяющий также направле- 40 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- 50 вязки, идентичной рассмотренной в блоке 2. Импульсы f» с выхода

36 генератора 1 поступают на вход

16 блока 3 и далее на вход цепи временной привязки. Тактованные импуль- 55 сы Г, поступают на выход 18 блока ос

3, а с выхода 18 блока 3 снимаются сформированные импульсы. Импульсы частоты задания Г и частоты обратной связи f., через логические элементы ЗИ-2ИЛИ-HE 4 и 5 поступают 4а входы реверсивного счетчика 6. С выхода источника 10 опорного напряжения на вход 33 цифроаналогового преобразователя 9 падается опорное наи-1 пряжение U „=-q2, где q - 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

"1,0,...,0" на его входах и выходах счетчика 6, т.е. логическая ")" в старшем разряде и логический "0" во всех остальных разрядах.

При кодовой комбинации "1,1,...,1", на входах ЦАП 9 его выходное напряжение равно

Кодовой комбинации "0,0,...,0" на входах ЦАП 9 соответствует напряжение на его выходе, равное и-1

Usby =-q 2

При неподвижном объекте регулирования и сочлененном с ним датчиком перемещения частота обратной связи равна нулю.

При равенстве нулю частоты задания f напряжение на выходе ЦАП 9 з также равно нулю.

После предварительного выбора направления работы, например "Вперед" (В) и частоты задания Г, на выходе

11 блока 2 появляется сигнал логической "l", 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 ЗИ-2ИЛИ-HE 4 и на вход

26 элемента ЗИ-2ИЛИ-HE 5. Так как при 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 ЗИ-2ИЛИ-HE 4 и 5, разрешают прохождение частоты задания f, и частоты обратной связи f, на их выходы

Частота задания f с выхода эле3 мента ЗИ-2ИЛИ-НЕ 4 поступает на суммирующий вход счетчика 6. Кодовая

1247833

3S комбинация на выходах счетчика 6 с приходом каждого импульса частоты задания f уззелнчивается на единицу. !!апряжешй на выходе ЦАП 9 также ступенчато возрастает. Положительное выходное напряжение +У„,„„, ЦАП 9 проходит через усилитель мощности и пода-. стся на исполнительный двнгатель, который приводит в движение объект регулирования .и сочлененный с ннм 10 изптульсный датчик перемещения. Т!осле начала движения от импульспого датчика на выходы 14 и 15 блока 3 начинают поступать сдвинутые на II/gимпульсы

« частотой Г... На выходе 17 блока !5

3 поя?зляется сигнал логической 1 а на ьыходе 19 — сигз«ал логического

0", что соответствует направлению п«т>е: «ещенз«я Бпереп q H) . G в»зхоц 1 н 1i

18 бз:ока 3 частота обратной связи 20

:Г,, ерсз логический элемент 311-2ПЛИНЕ 5 поступает на гы пш ающий вход счетчика 6. С приходом каждого ищ«у..ь=.а с частотой Г,, выходное наппяжезп е I!AJI 9 уз еньшастeя нQ один 25 квант. Прп достижезпие Х величины .Г в систе зе регулирования наступает установивш йся режим работы. Скорость иерем щеш«я объекта регулирования постоянна )« пропорциональна Г . Па 30 выходах счет гика 6 образует я кодовая комбнп, соответствующая интегралу разности частоты задания Х и частоты обратной связи. При ззыбl;eëïî«i направлении работы Бперед

ll li (. ° ся

Б! и при f > f положительное паI

3 ос пряженпе на выходе ЦАП 9 увеличивается а при f (Г уменьшается, При з«рекращении поступления импульов с частотой:Г. от блока 2 на счет-,!и чик 6 поступают только импульсы с частотой 1,, уменьшающие его содержимое и соотззетственно выходное напряжение ЦАП 9. При уменьшении кодовой комбинации счетчика до 1,0,..., и

0" на выходе ЦАП 9 устанавливается выходное напряжение, равное нулю.

При дальнейшем поступлении импульсов с частотой з"„ на вычитающий вход счетчи <а 6 напряжение на выходе ЦАП 50

9 меняет знак с положительного на отрицательный и возрастаег по абсоФ лютпой величине. усиленное напряжение поступает па двигатель, который под его дейстззием меняет направление 55 з ращенпя.

Iicie«!e перемены напра«злепия пере иещения на противоположное фаз«овый сдвиг импульсных последовательностей, поступающих на входы 14 и 15 блока

3, меняет знак и на вьгходе 17 блока

3 появляется логический "0", а на выходе 19 блока 3 — логическая что соответствует направлению перемещения Е!азад (Н)

При этом элемент ЗИ-2ИЛИ-НЕ 5 закрывается логическим "0" поступающим с выхода 17 блока 3, и импульсы обратной связи с частотой f „ не проходят на вычитающий вход счетчика 6. Сигнал логической "1" поступает с выхода 19 блока 3 на вход элемента ЗИ-2ПЛИ- IE 4 и разрешает прохождение импульсов частоты Х „. на суммирующий вход счетчика 6. Импульсы f уменьшают по абсолютной величине вьзходпое напряжение ЦАП 9 до нуля. Б случае ненулевой скорости перемещения регулируемого объекта выходное напряжение ЦАП 9 поменяет знак и процесс„ описанный выше. повторяется до полной остановки объекта регулирования.

При перемене заданного направления работы на противоположное на выходе ll блока 2 устанавливается сигнал логического 0, а на выходе

13 — сигнал логической "I" что соответствует направлению работы Назадп (Н), Импульсы частоты задания

Г с выхода 12 блока 2 поступают на вход 26 логического элемента ЗИ2ИЛИ-Е!Е 5 и с его выхода — на вычитающий вход счетчика 6.

После начала движения регулируемого объекта на выходе 17 блока 3 появляется сиг«нал логического "0", а па выходе 19 — сигнал логической I", что соответствует направлению перемещения "Еlазад" (Е!). Импульсы обратной связи с частотой f, поступают на вход 24 элемента ЗИ-2ИЛИ-НЕ

4 и с выхода последнего поступают на суммирующий вход счетчика 6 ° При этом напряжение на выходе фП 9 имеет отрицательный злак. Остальные процессы в устройстве протекают аналогично выше описанным.

Б режиме реверса (при смене знака заданного направления работы, происшедшн«1м до момента полной ocTQ новки регулируемого объекта), т,е. прн выходном напряжении ЦАП 9, не равным нулю, импульсы с частотой Г, начинают поступать па противоположный вход счетчика 6, на который по1247833 даются также импульсы с частотой Г оС

При этом на выходе счетчика образуется кодовая комбинация, соответствующая интегралу суммы частоты f

3 и f„. 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 6 ° Требуемое перемещение может быть задано также путем подачи параллельного дополнительного кода на вход 34 предварительной установки счетчика.

Блоки 7 и 8 цифрового интегратора-преобразователя запрещают прохождение импульсов соответственно на суммирующий и вычитающий входы счетчика 6 при кодовых комбинациях

f ""1,1,...,1" либо "0,0,...,0" на выхо- дах счетчика, что предотвращает появление ошибки при динамических режимах работы, например, при резком изменении частоты задания f 30

Блок 7 представляет собой схему

И-НЕ, а блок 8 схему ИЛИ, входы которых соединены с выходами реверсивного счетчика 6.

При работе в установившемся режи- З5 ме при скорости перемещения, близкой к нулю, регулируемый объект совершает колебания в пределах одной или нескольких дискрет вокруг установившегося положения. При этом знак час- 4р тоты Г„ периодически меняется. Так как в цифровом интеграторе-преобразователе заданное направление работы и направление перемещения определяются независимо друг от друга в 45 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 изобретения

Реверсивный цифроаналоговый ин» тегратор-преобразователь, содержащий 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, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, повышения точности и надежности, в него введены источник опорного напряжения и два элемента ЗИ-2ИЛИ-НЕ, причем первый и второй входы первого элемента ЗИ-2ИЛИ-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 ЗИ-2ИЛИ-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

Составитель А. Лащев

Редактор А. Ревин Техред B. Кадар Корректор В. Бутяга

Заказ 4124/47 Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная 4