Устройство для формирования сигналов рассогласования

 

Изобретения относитсй к автоматике и контрольно-измерительной технике и может найти применение в устройствах для снятия динамических и статических характеристик циклических процссов при построении компараторов частоты, устройствах контроля и сигнализации, измерения девиации час тоты , а также в системах автоматического регулирования параметров,преобразуемых в частоту, в качестве узла измерения ошибки регулирования. С целью увеличения быстродействия, и расширения области пр:1менения устройства в него дополнительно введены два синхронных цифроаналоговых преобразователя , один из которых быстродействующий с временем установления менее 1 мкс, а также регистр кратных отклонений, цифровой (возможно матричньй) индикатор и синхронньп триггер знака отклонения. В данном устройстве величина отклонения параметра от заданного значения представляется в виде совокупности цифровых кодов и аналоговых значений. Величина рассогласования вырабатывается в течение каждого периода входного сигнала , что дает возможность контролировать процессы, соизмеримые с периодом входного сигнала. 1 ил. to (Л

СОЮЗ СОБЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (g1)-4 G 05 В 1/01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4246323/24-24 (22) 15.05.87 (46) 23. 11. 88. Бюл. Р 43 (71) Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) С. 3. Гурьянов (53) 62-50 (088.8) (56) Цифровые системы управления электроприводами. Л.: Энергия, 1977, с. 246-251.

Авторское свидетельство СССР и 1104462, кл. G 05 В 1/01, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ РАССОГЛАСОВАНИЯ (57) Изобретения относится к автоматике и контрольно-измерительной технике и может найти применение в устройствах для снятия динамических и статических характеристик циклических процссов при построении компараторов частоты, устройствах контроля и сигнализации, измерения девиации час.З0 1439526 А 1 тоты, а также в системах автоматического регулирования параметров, преобразуемых в частоту, в качестве узла измерения ошибки регулирования.

С целью увеличения быстродействия,и расширения области применения устрой— ства в него дополнительно введены два синхронных цифроаналоговых преобразователя, один из которых быстро— действующий с временем установления менее ) мкс, а также регистр кратных отклонений, цифровой (возможно матричный) индикатор и синхронный триггер знака отклонения. В данном устройстве величина отклонения параметра от заданного значения представля- g ется в виде совокупности цифровых кодов и аналоговых значений. Величина рассогласования вырабатывается в течение каждого периода входного сигнала, что дает возможность контролировать процессы, соизмеримые с периодом входного сигнала. 1 ил.

1439526

Изобретение oTIIocHT(к устройствам автоматики и контрольно-измерительной техники и может найти применение в устройствах для снятия динамических и статических характеристик циклических процессов при построении компараторов частоты, устройствах контроля и сигнализа ди, измерения девиации частоты, -а также в системах автоматического регулирования параметров, преобразуемых в частоту, в качестве узла измерения ошибки регулирования.

Цель изобретения — увеличение быстродействия и расширение области применения устройства.

HB чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит регистр задания, первый счетчик 2, .первый цифроаналоговый преобразователь 3, преобразователь 4 параметра в частоту, первый 5 и второй 6 триггеры, второй счетчик 7, регистр 8 кратных отклоне- 25 . ний, дешифратор 9, цифровой индикатор }0 генератор 11 эталонной частоты, третий счетчик 12 и второй цифроаналагoHbN преобразователь 13

На чертеже введены также след"ющие обозначепия: d.N, — величина рас—

) согласования в виде цифрового кода; 11, -- аналоговая величина рассагла-. сования; .;, — разряд знака рассоггасо:ванин.; Г„, -- частота:входных сигна,лов устройства; 6И„„ — величина па"

35 рядка рассогласования в аналоговой и цифровой форме соответственно,; Ng код, соответствующий заданной величине параметра; Np, — код, огределяю-, щий коэффициент деления третьего сч.тчика; f„ — частота генератора,;

f„ö — частота счета.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Заданная величина параметра, ат-но"ительно к- торой в устройстве формируются сигналы рассогласования :в виде цифрового кода N, подается на информационный вход первого счетчика

2 с помощью регистра 1 задания кода

50 через его информационные входы. Пр =образователь 4 параметра в частоту вырабатывает последовательность входных коротких импульсов с частотой о

F, пропорциональной действительной величине параметра. С генератора I! эталонной частоты импульсы с часто"" той f, поступают на счетный вход третьего счетчика 12, коэффициент деления К „которого является переменным и устанавливается в виде цифрового кода N «„ на входе установки коэфициента деления, а с выхода на счетный вход первого счетчика 2 подается частота счета: f, f

Kp,еи сч

Fo Kp,ех Fo где à — частота, соответствующая заданной величине контролируемого параметра.

При этом на информационном выходе счетчика 2 происходит изменение кода

Иа в сторону уменьшения. Если F „ >

) Г„то к моменту прихода очередного входного импульса на выходе присутствует код hN<, равный остатку при вычитании кода, соответствующего сч входному сигналу N = — — из запанях F ех ного кода ND

dN =N -N .сЧ о вх о

Гсч

Få> (2) Гсч (Евх Ео) dF

= N

1вх

Fo ьх

Если при дальнейшем снижении входной частоты Г „ = F,, то к моменту прихода следующего импульса V „ через

Коды N, N>,„ в зависимости от использования устройства задаются вручную — с помощью переключателей, программно или путем вычислений в специализированном контроллере.

Счетчик 2 является реверсивным и работает в одном из двух режимов— сложение или вычитание — в зависимости от уровня логического сигнала на его входе выбора действия, который определяется состоянием на выходе первого триггера 5. При этом логическая единица задает действие сложения, логический нуль — вычитание. Входной сигнал с преобразователя 4 параметра в частоту (каждый раз фронтой) записывает в счетчик 2 по входу синхронизации код N и устанавливает в нчль выход триггера 5 через вход установки логического нуля. С этого момента в счетчике 2 начинается вычитание кода N, импульсами с частотой f„, . Эти параметры связаны соотношением

1439526

25

45

1 промежуток времени Т вЂ” на выходе о о

4 будет код И, . О, а на выходе переполнения появляется потенциал логической единицы, который переводит выход триггера 5 в состояние логической единицы через вход установки логической единицы. Если F sx F счетчик 2 начинает работать в режиме сложения, код ЬГц на выходе изменяется в сторону увеличения и равен в мо"

-мент прихода импульса Fö„ .

gN =N — N =N

ЬР, (3) и, ех o o ех

При F е„(F на выходе триггера 5 присутствует логическая единица, и этот триггер выполняет функцию ана,лиза знака отклонения контролируемой величины ат заданной. Очередной фронт импульса Р „ записывает, воздействуя па входам синхронизации преобразователя 3 и второго триггера 6 соответственно, результаты сравнения кодов по модулю h N и знаку Я „. b N в цифроаналоговый преобразователь 3 по информационному входу, а знак отклонения 1 „ч — на выход второго триггера 6 через его информационный вход.

Триггер 6 выполняет функцию ячейки памяти знака отклонения, так как логический уровень на выходе, соединенный с входом знака преобразователя 3, изменяется синхронно по фронту

F „ . Поэтому на выходе преобразователя 3 вырабатывается аналоговый сигнал, амплитуда которого порпорциональна коду hN а полярность — знаку отклонения.

Так как отклонение 6Nц пропорционально относительному изменению частоты на входе устройства, что следует из эквивалентных соотношений (2) и (3), то сигналы на выходе йИ,„ счетчика 2 и выходе 6N преобразователя 3 являются сигналами рассогласования и могут быть использованы в качестве информацчонных сигналов в устройствах контрольно-измерительной техники и системах автоматики.

При этом информация о величине и знаке отклонения обновляется синхронно с входными сигналами, поступающими с преобразователя 4 параметра в частоту.

Если изменение частоты bF невелико, то и величина рассогласования

hN< также невелика, но последняя возрастает за счет одновременного увеличения част 7Tbl счета fee и заданного кода N, до пределов, определяемых граничной частотой генератора 11 эталонной частоты и разностью регист-ра 1 задания и счетчика 2 (которые . должны бьггь равны) соответственно.

Таким образом, в устройстве возможна регулировка чувствительности по отклонению параметра. Тогда в случае наибольшей чувствительности даже при незначительных gF на выходе преобразователя 3 присутствует квантованный по уровню аналоговый сигнал, что дает возможность использовать устройства, например, для визуального контроля девиации частоты от одного периода к другому, а также для снятия переходных характеристик объекта прп динамических испьгганиях или исследованиях на устойчивость.

Это возможно благодаря достаточно высокому быстродействию преобразователя 3, которое определяется (в основном) временем установления выходного сигнала, равным десятым долям или единицам микросекунд.

Рассмотрим отдельно работу устройства в случае, когда входная часто/ та Ге„сравнительно низкая. Макси мальньп код Им,,„который может быть записан в счетчике 2 в виде

N и получен на его выходе в результате анализа — 5Nu, определяется разрядностью регистра 1, счетчика 2 преобразователя 3, а именно n: д х а 2 1 °

40 на выходе переполнения счетчика 2 появляется положительный сигнал (который через триггер 5 переводит этот счетчик в режим суммирования), причем первый раз — через время То =

1 — начиная с момента последнего

Fo. импульса F„,,второй раз — через время и т =Т +-- — — - =Т + .(4) 1м кс +1 сч сч

Если к этому моменту не пришел очередной импульс Fe„ на выходе форми55 руется ложный код ЬИц рассогласова" ния. Но путем пересчета сигналов, поступающих с выхода переполнения на вход второго счетчика 7, производит1439526 ся учет действительной величины отклонения b.N> по модулю и результат с выхода через информационный Вход за-носится в регистр 8 кратных отклонений с каждым импульсом входного сигнала F . „ поступающего на вход синхронизации регистра 8. При этом происходит сброс счетчика 7 по входу

; УСТЯНОВКИ ЛОГИЧЕСКОГО НУЛЯ., ПОЭТОМУ анализ порядка отклонения, параметра =, в виде кода АИ„ — производится также

) в течение каждого периода входного си? ИЯлЯ о ДаннЯя инфОрмЯция НОступЯет с выхода регистра 8 на вход де?шлфра, .тора 9, а с выхода последнего — ня цифровой индикатор I О.

Зеличиня дейстВительнс1 О стклОне, ния параметра От заданного КИтq при

,низкой Входной частоте (1 ., 1,)

,равна.

11

ЪИ, = ?IN„ *. 2 (B-1) .

".äB ЬИ вЂ” Koq н-т Выходе счетт?ика

2 (B Ф О1, ЯЕХ); а — ЧИСЛО Íà Ц?тфРОВОМ ИНДИКЯторе 1О равное количеству л?л??ульсов на вь?ходе

) переполнения счета?лка 2 ь

ТЕЧЕНИЕ ПЕРИОДЯ тЗХСД??СГС гит- нала

При этом цифры нуль и единица име--! ют ссобсс значение: визуальное отсб-, ряжение знака отклонения аналогичнс cocToÿnH1î на:выходе второго триггера б т.е. нуль соответствует превыше??ик Входной HBC f OTbI IIO срав IBHHIO C заданной (Еь Е„), а единица, наоборот — Е „= Е . Таким образом, если на ?глфровсм индикаторе 10 нуль или единица,. На выходе счетчика 2дейстВительныи Ko?I, Отклонения пяря метра от заданного. и он может быть использован как единственный. Если на индикаторе число больтпе едлниць?, то действ?лтельное отклонение находится по формуле (Я.

Выход счетчика. 2 (ЬNL,) и выход регистра 8 кратных отклонений (6И,т) представляют собой выходные цифровые

KofIbI устройства. 1".Яждыи Н3 1?HK TBK?IB преобразуется в аналоговую Величину (ЬИт„ЬИ?,„) с помощью преобразователей 3 и 13 соответственно. При этом

Фнформац?ля с выхода регистра 8 передается на информаьионный вход пре-образователя l3 и переписывается в последний по входу синхронизации им.—

Д

l >О

ЭО

35 аО

55 пульсами, поступающими с преобраз ователя 4 параметра в частоту. В зависимости от конкретнОго применения устройства используется цифровая или аналоговая форма (или и та и другая одновременно) сигналов рассогласова— ния входной и заданной величин пара— метра. Например, в системе автоматическогo регулирования сигналы с вь1хода преобразователя 13 используют в качестве управляющего с приоритетом более высокого уровня по отношению к сигналам с выхода преобразователя 3.

Это обеспечивает вывод регулируемого объекта в нужный режим В рабочую зону захвата при значительных Отклонениях от установившегося рабочего ре т ж??ма,. а также дополнительное динаьат"-тт Г1?СЕ ПЕ -тт??тРОПат??ЛЕ В У "ЛОВИчХ Зт ЯтПЛТЕЛт,НЬ?Х IIO ВЕЛИтн?ЛНP ВОЗМУЩЯ?т?Щ?ЛХ фа?.-.ТОРОВ Д??НЯЬ?Ит?ЕСКОГО ХЯРЯКТЕРЯ.

При Бт?ходе на 1?уж??ь?тл режим:1 относит "льно равных условиях функы лснир оттас!-?Я ОСНОБНЫМ СИГ ттл Ст"т ПЯССОГЛЯСОВЯ ния является аналоговая вели илна с выхода пресбразсват пя 3. В системе с пифровым ипи цифроаналоговым споссбсм управления и котлмута??тттл Вместо указаннь?х аналзгсвых вет?ич?11-; используются цнфрсвы сигналы расссгласова?лия Д И1 .-:-; гсрядка отклонения

?? И

Таким Образом совокупность двух

БИдОВ СИГHB?1.OZ рясттОГЛяСОВЯНия

ЬИ,) повышает достоверность анализа и расширяет область применения. В системе это испол.:=:зуется для ввода в нужный режим динамический коррекции, B "т акже для точного регулирования с сохранением высокой чувствительности и широкого диапазона. Это обеспечивает также надежность и гибкосfь регулирования„ расширяет область применения .устройства в различных системах. Дос=:ОВЕрность анализа величины отклонения параметра от заданного значения дает возможность применения устройства в предельных регуляторах, устройствах аварийной автоматики, а отображение порядка отклонения с помощью цифрсвои индикации дополнительно обеспечивает визуальный контроль за состоянием объекта (пульт оператора}, что дает возможность реализа?п?и пслуавтсматическогo управления и регулировки по параметру самим оператором.

1!> 3 с1 >

Формула изобретения

Устройство для формирования сигналов рассогласования, содержащее регистр задания, выход которого подключен к информационному .входу первого счетчика, вход синхронизации которого соединен с преобразовате лем параметра в частоту и входом установки логического нуля триггера, вход установки логической единицы которого соединен с выходом переполнения первого счетчика, второй счетчик, генератор эталонной частоты, подключенный к счетному входу третьего 1б счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия и расширения области применения устройства, введены первый и второй цифроаналогoHblB peo o e H, BTQ- >p рой триггер, регистр кратных отклонений, дешифратор и цифровой индикатор, причем выход третьего счетчика соединен со счетным входом первого счетчика, » .<îä синхронизащш которого подключен к входу установки логического нуля второго счетчика, входам синхронизации первого и второго цифроанапоговых преобразователей, второго триггера и регистра кратных отклонений, выход переполнения первого счетчика подключен к счетному входу второго счетчика, выход которого подключен к информационному входу регистра кратных отклонений, выход которого соединен с информационным входом второго цифроаналогового преобразователя и входом дешифратора, выход которого соединен .с цифровым индикатором, а выход первого триггера соединен с входом вь>бора деиствия первого счетчика и информационным входом триггера, выход которого подключен к входу знака первого цифроаналогового преобразователя, информапионный вход которого соединен с информационным выходом первого счетчика.

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

ВНИИПИ Заказ 6072/45 тир 866 Подписное