Формирователь импульсов тока
Изобретение может быть использовано для управления различными устройствами с индуктивным характером нагрузки. Цель изобретения - повьгагение стабильности амплитуды выходных импульсов. Формирователь содержит электронный ключ 1, индуктивную нагрузку 2, элемент 3 обратной связи, демпфирующий элемент 4 и компаратор 5. Введение блока 6 формирования порога , задающего блока 7, блока 8 управления , образование новых функциональных связей и предложенное конструктивное выполнение блока 6 формирования порога, блока 8 управления, формирователя импульсов начальной установки и формирователя задержанных импульсов способствуют достижению поставленной цели. 4 з.п. ф-лы, 8 ил. с S (Л
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ Х
РЕСПУБЛИН (19) (И) (1) 4 Н 03 К 5/08
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3880554/24-21 (22) 09.04.85 (46) 30.01,87. Бюл. В 4 (72) Б ° М.Гарманов и В.А.Бадяев (53) 621.374(088.8) (56) Приборы и средства автоматики.
М.: Справочник, Машиностроение, 10
1965, с. 595.
Авторское свидетельство СССР
У 532173, кл. Н 03 К 5/08, 1976. (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ ТОКА (57) Изобретение может быть использовано для управления различными устройствами с индуктивным характером нагрузки. Цель изобретения — повьш ение стабильности амплитуды выходных импульсов, Фррмирователь содержит электронный ключ 1, индуктивную нагрузку 2, элемент 3 обратной связи, демпфирующий элемент 4 и компаратор
5. Введение блока 6 формирования порога, задающего блока 7, блока 8 управления, образование новых функциональных связей и предложенное конструктивное выполнение блока 6 формирования порога, блока 8 управления, формирователя импульсов начальной установки и формирователя задержанных импульсов способствуют достижению поставленной цели. 4 э,п. ф-лы, 8 ил.
1287263
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для управления различными устройствами с индуктивным характером нагрузки, например, волноводными переключателями.
Цель изобретения — повышение стабильности амплитуды выходных импульсов.
На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства; на фиг. 3 — структурная электрическая схема блока формирования порога, на фиг. 4 — структурная электрическая схема блока управления; на фиг. 5 — структурная электрическая схема формирователя импульсов начальной установки на фиг ° 6 — эпюры напряжения, поясняющие работу формирователя импульсов начальной установки; на фиг, 7 структурная электрическая схема первого формирователя задержанных импульсов; на фиг. 8 — эпюры напряжения, поясняющие работу первого формирователя задержанных импульсов.
Формирователь импульсов тока содержит электронный ключ 1„. индуктивную нагрузку 2, элемент 3 обратной связи, демпфирующий элемент 4, компаратор 5, блок 6 формирования порога, задающий блок 7 и блок 8 управления.
Первый вход электронного ключа 1 соединен с источником питания, а в: ход с первым выводом демпфирующего элемента 4 и первым выводом индуктивной нагрузки 2, второй вывод которой соединен с входом элемента 3 обратной связи, первый выход которого соединен с первым входом компаратора 5 и аналоговым входом блока 6 формирования порога, а второй вывод и второй вывод демпфирующего элемента 4 соединен с общей шиной, второй вход компаратора 5 соединен с инфорMBIIH0HHblM I,I OM J:OK 6 А0РМНР0ВВ ния порога, цифровой вход которого соединен с выходом задающего блока
7, при этом выход компаратора 5 соединен с первым входом блока 8 управления, второй вход которого соединен с установочным выходом блока 6 формирования порога, а третий вход — с управляющим входом блока 6 формирования порога и входной шиной устройства, а выход — с управляющим входом электронного ключа, Блок 6 формирования порога содержит пиковый детектор 9, компаратор
10, первый цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 11, первый формирователь 12 задержанных импульсов, первый элемент ИЛИ 13, RS-триггер
14, элемент И 15, генератор 16 тактовых импульсов, счетчики 1 7 и 18, импульсов, второй формирователь 19
10 задержанных импульсов, первый сумматор 20, мультиглексор 21, второй сумматор 22, регистр 23, второй ЦАП
24, формирователь 25 импульсов начальной установки и второй элемент
15 ИЛИ 26.
Информационный вход пикового детектора 9 является аналоговым входом блока 6 формирования порога,выход пикового детектора 9 соединен
20 с первым входом компаратора 10, второй вход которого соединен с выходом первого ЦАП 11, выход компаратора 10 соединен с входом формирователя 12 и с первым входом элемента
ИЛИ 13, выход которого соединен с
R-входом RS òðèããåðà 14, выход которого соединен с первым входом элемента И 15, второй вход которого соединен с выходом генератора 16 тактоЗО вых импульсов, выход элемента И 15 соединен с вычитающим входом счетчика 17 импульсов и суммирующим входом счетчика 18 импульсов, разрядные выходы которого соединены с входом
35 первого цифро-аналогового преобразователя ll, входы установки обнуления счетчиков 17 и )8 импульсов соединены с входом формирователя 19 и являются управляющим входом блока 6
4Q формирования порога, выход формирователя 19 соединен с S-входом RSтриггера 14, разрядные выходы счетчика 17 импульсов соединены с первой группой разрядных входов сумма45 тора 20, вторая группа разрядных входов которого соединена с первой группой разрядных входов мультиплексора 2! и является входом блока
6 формирования порога, разрядные 0 выходы сумматора 20 соединены с первой группой разрядных входов сумматора 22, вторая группа разрядных входов которого соединена с разрядны )и выходами регистра 23, разрядные с 55 выходы сумматора 22 соединены с второй группой разрядных входов мультиплексора 21 разрядные выходы которого соединены с разрядными информационными входами регистра 23
1287263 и информационными входами цифро-ана- . логового преобразователя 24, выход которого является информационйым выходом блока формирования порога, первый выход формирователя 25 соединен с управляющим входом мультиплексора 21, вторым входом элемента ИЛИ 13 и является установочным выходом блока формирования порога, второй выход формирователя 25 соединен с первым входом элемента 26, второй вход которого соединен с управляющим входом пикового детектора 9 и выходом формирователя 12, выход элемента ИЛИ 26 соединен с синхровходом регистра 23 и управляющим входом цифро-аналогового преобразователя 24 °
Блок 8 управления содержит элемент ИЛИ 27, RS-триггер 28 и усилитель 29, причем первый и второй входы элемента ИЛИ 27 являются соответственно первым и вторым входом блока управления, выход элемента ИЛИ
27 соединен с R-входом RS-триггера
28, S-вход которого является третьим входом блока управления, выход триггера 28 соединен со входом усилителя 29, выход которого является выходом блока управления.
Формирователь импульсов начальной установки содержит последовательно соединенные элемент 30 формирования, элемент 31 задержки, элемент
32 НЕ и элемент И, второй вход которого соединен с входом элемента 31.
Первый формирователь задержанных импульсов содержит последовательно соединенные элемент 34 формирования, элемент 35 задержки и элемент 36 И, второй вход которого соединен с входом элемента 35 задержки.
Устройство работает следующим образом.
При подаче питания формирователь
25 вырабатывает на первом и втором выходах импульсы в соответствии с фиг. 6. Импульс U» с первого выхода формирователя 25 поступает на второй вход блока 8 управления, где устанавливает выход триггера 28 в 0
11 l1
Этот сигнал, усиленный усилителем
29 поступая на управляющий вход ключа 1, удерживая его в запертом состоянии. Кроме того импульс U поступает через элемент ИЛИ 13 íà R-вход
RS-триггера 14 и устанавливает его в
"0". Таким образом, на одном из входов элемента И 15 устанавливается
"0" и, соответственно, на выходе также 0". Импульсы с выхода генератора
16 тактовых импульсов не поступают на входы счетчиков 17 и 18 импульсов.
Кроме того, импульс U поступает на управляющий вход мультиплексора 21 и подключает его разрядные выходы к первой группе разрядных входов, устанавливая на его выходе двоичныи код; поступающий с задающего блока 7 и равный цифровому значению заданной амплитуды импульсов. Появляющийся с задержкой на втором выходе формирователя -25 импульс U поступает на син2 хровход регистра 23 и управляющий вход ЦАП 24 и записывает этот двоичный код в память регистра и ЦАП, на выходе ЦАП 24 и втором входе комларатара 5 устанавливается начальное аналоговое значение порога 1, соответствующее заданному значении амплитуды Т . При переходе в 0 импульса U», поступающего на управляющий вход мультиплексора 21, выход мультиплексора подключается к второму входу мультиплексора 21, соединенному с выходом сумматора 22. Устройство установлено в начальное состояние.
Импульс запуска, поступающий на вход устройства, поступает на третий вход блока 8 управления и устанавливает выход триггера 28 в состояние
Усилитель 29 усиливает этот сигнал и подает его на управляющий вход электронного ключа 1. Ключ 1 открывается и через нагрузку 2 и элемент
3 обратной связи начинает протекать нарастающий ток, Компаратор 5 сравнивает значение нарастающего тока с начальным пороговым значением Т„„ и в момент равенства выдает импульс на первый вход блока 8 и опрокидывает триггер 28 в "0". Этот сигнал по дается на управляющий вход электронного ключа 1. Ключ 1 закрывается через время t, необходимое для расВЬ ха сасывания заряда в базе транзистора.
В момент запирания ключа 1 на нагрузке 2 возникает импульс напряжения обратной полярности. В этот момент открывается демпфирующий элемент и рассеивает энергию, накопленную в нагрузке 2. 3а время t òîê в нагрузке продолжает нарастать и возникает начальное отклонение амплитуды импульса от заданного значения о (о»нибка).
С выхода элемента 3 обратной связи импульс поступает на вход пикового
128
7263!
15
25
45
Фо р мул а
55 детектора 9, и детектор запоминает амплитуду импульса. Импульс запуска, поступающий на вход устройства, поступает на установочные входы счетчиков 17 и 18 импульсов и обнуляет их, а также запускает формирователь
l9. Импульс с выхода формирователя устанавливает выход RS-триггера 14 в состояние "1" и, следовательно, устанавливает на вхоле элемента И
15 "!", Поэтому импульсы с выхода генератора 16 тактовых импульсов через элемент 15 начинают поступать на соответствующие входы счетчиков
17 и 18 импульсов, причем счетчик 17 работает в вычитающем режиме, а счетчик 18 — в суммирующем, С выхода счетчика 18 двоичный код поступает на вход ЦАП 11, на выходе которого формируется ступенчатое нарастающее напряжение, которое подается на второй вход компаратора 10. В момент равенства ступенчатого напряжения и выходного напряжения пикового детектора 9, поступающего на первый вход компаратора 10, на выходе компаратора возникает перепад напряжения в 1, который поступает на R-вход RS-триггера .14 через элемент ИЛИ 13 и опрокидывает RS-триггер 14 в "0", На выходе элемента И 15 устанавливается
"0" и счетчики 17 и 18 импульсов перестают считать. Кроме того, перепад напряжения с выхода компаратора 10 поступает на вход формирователя 12, Таким образом, на выходах счетчиков 17 и 18 устанавливается цифровое значение амплитуды импульсов Т (на выходе счетчика 18 — в прямом коде, а на выходе счетчика 17 — в дополнительном коде). С выхода счетчика 17 цифровое значение амплитуды импульса
1 в дополнительном коде поступает на первый вход сумматора 20 и суммируется с цифровым значением заданной амплитуды Т, поступающим на второй вход сумматора 20 в прямом коде. На выходе сумматора появляется цифровое значение ошибки в прямом или в дополнительном коде. Цифровое значение начальной ошибки о после первого импульса тока в нагрузке получается в дополнительном коде, так как в этом случае амплитуда импульса больше заданного значения. Цифровое значение ошибки поступает на один вход суммато ра 22, на другой вход которого поступает значение предыдущего порога
I„, равное в первый цикл заданному о
6 зйачению амплитуды I . На выходе
ЗАД сумматора 22 устанавливается цифровое значение нового порога, равное разности заданного значения амплитуды и ошибки. Это значение поступает нг второй вход мультиплексора- 21 и устанавливается на выходе мультиплексора, а значит, и на информационных входах регистра 23 и ЦАП 24.
При появлении импульса на выходе формирователя 12, поступающего через элемент ИЛИ 26 на синхровход регистра 23 и управляющий вход ЦАП 24, это новое значение порога записывается в память ЦАП и регистра, Кроме того, импульс с выхода формирователя
12 поступает на управляющий вход пикового детектора 9, где он используется для разряда накопительного конденсатора.
При поступлении на вход устройства следующего импульса запуска вновь обнуляются счетчики 17 и 18 и на выходе компаратора 10 формируется задний фронт импульса, запускается формирователь 19, триггер 28 устанавливается в "1" и начинается формирование нового импульса тока в нагрузке, Компаратор 5 сравнивает теперь ток в нагрузке с новым значением порога
I, . В момент сравнечия подается команда на выключение ключа "1". В момент запирания ключа открывается диод демпфирующего элемента и отводит энергию, накопленную в индуктивной нагрузке. Затем измеряют амплитуду импульса, вычисляют первичную ошибку
О, и определяют новое значение порога I,, который необходимо подать на второй вход компаратора 5 для того, чтобы свести к минимуму эту ошибку, Измеряя в каждом цикле ошибку и вычисляя значение порога, получают на выходе блока 6 формирования порога такое его значение, которое позволяет получать импульсы тока в нагрузке с заданной амплитудой с точностью до единицы младшего разряда. изобретения
1. Формирователь импульсов тока, содержащий электронный ключ, первый вход которого соединен с источником питания, элемент обратной связи, демпфирующий элемент, компаратор и индуктивную нагрузку, первый вырод которой соединен с выходом электронного
128726
7 ключа и первым выводом демпфирующега элемента, а второй — с входом элемента обратной связи, первый выход которого соединен с первым входом компаратора, а второй вывод элемента обратной связи и второй вывод демпфирующего элемента соединены с общей шиной, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повьш ения стабильности амплитуды выходных импульсов, в не- 10 го введены блок формирования порога, блок управления и задающий блок, причем первый вход компаратора соединен с аналоговым входом блока формирования порога, второй вход с ин- 15 формационным выходом блока формирования порога, цифровой вход которого соединен с выходом задаюшего блока, при этом выход компаратора соединен с первым входом блока управления, 29 второй вход которого соединен с установочным выходом блока формирования порога, а третий вход — с управляющим входом блока формирования порога и входной шиной устройства, 25 а выход — с управляющим входом электронного ключа.
2. Устройства по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок формирования порога содержит пиковый детектор, два формирователя задержанных импульсов, генератор тактовых импульсов, компаратар, два элемента
ИЛИ, элемент И, RS-триггер, два цифра-аналоговых преобразователя, два счетчика импульсов, pBà сумматора, мультиплексор, регистр и формирователь импульсов начальной установки, причем информационный вход пикового детектора является аналоговым вхо- 40 дом блока формирования порога, выход пикового детектора соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом первого цифра †аналогово преобразователя, 45 выход с входом первого формирователя задержанных импульсов и с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с R-входом RS-триггера, выход которого соединен с пер- 5Q вым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход с вычитающим входом первoro счетчика импульсОВ и cуммирующим ВхОдОм Вта 55, рого счетчика импульсов, выходы разрядов которого соединены с входами разрядов первого цифра-аналогового преобразователя, входы установки об- . нуления первого и второго счетчиков импульсов соединены с входом второго формирователя задержанных импульсов и являются управляющим входом блока формирования порога, выход второго формирователя задержанных импугьсов соединен с S-входом триггера, разрядные выходы первого счетчика импульсов соединены с первой группой разрядных входов первого сумматора, вторые группы разрядных входов которого соединены с первой группой разрядных входов мультиплексора и являются цифровым входом блока формирования порога, разрядные выходы первого сумматора соединены с первой группой разрядных входов второго сумматора, вторая группа разрядных входов которого соединена с разрядными выходами регистра, разрядные выходы второго сумматора соединены с второй группой разрядных входов мультиплексора, разрядные выходы которого соединены с информационными входами регистра и второго цифра-аналогового преобразователя, выход которого является информационным выходом блока формирования порога, причем первый выход формирователя импульсов начальной установки соединен с управляющим входом мультиплексора, вторым входом первого элемента ИЛИ и является установочным выходом блока формирования порога, второй выход формирователя импульсов начальной установки соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с управляющим входом пикового детектора и выходом первого формирователя задержанных импульсов, выход с управляющим входом второго и синхровходом регистра.
3. Устройство по п. 1, о т л ичающее с я тем, что блок управления содержит усилитель, RS-триггер и элемент ИЛИ, причем выход усилителя является выходом блока управления, вход соединен с выходом RSтриггера, R-вход RS-триггера соединен с выходом элемента ИЛИ, первый и второй входы которого являются, соответственно, первым и вторым входом блока управления, S-вход RS- òðèãгера является третьим входом блока управления, 4. Устройство по и. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что формирова12872бЗ
1О тель импульсов начальной установки содержит формирователь импульсов, элемент: задержки, инвертор и элемент
И, причем выход формирователя импульсов соединен с входом элемента задержки и первым входом элемента И, 1 а выход элемента задержки через инвестор соединен с вторым входом элемента И и является первым выходом, а выход элемента И является вторым выходом формирователя импульсов начальной установки, 5, Устройство по и. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что первый формирователь задержанных импульсов содержит формирователь импульсов, элемент задержки и элемент И, причем вход формирователя импульсов является входной шиной, выход которого соединен с первым входом элемента И и через элемент задержки с вторым вхо10 дом, выход которого является выходом первого формирователя задержанных импульсов.
1287263
1287263
Фиг. 7 фиг. 8
Составитель Б.Иванов
Редактор M.Öèòêèíà Техред B.Êàäàð, Корректор М.Шароши
Заказ 830
Тираж 902 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
